環保乳膠漆配方
本發明公開了一種環保型乳膠漆，屬于環保型裝修材料領域，按重量份數計，該乳膠漆原料包括以下組份，丙烯酸乳液200?300份；增稠劑2?6份；分散劑6?12份；成膜助劑2?10份；納米二氧化硅2?8份；乙烯基三甲氧基硅烷2?8份。本發明具有以下有益效果：納米二氧化硅能夠聚結成網狀結構，提高涂層的強度和耐洗刷性；同時，涂膜內存在毛細孔、氣泡等，納米二氧化硅可以填充這些孔隙增加涂層的致密性，使臟物不易附著，提高涂料的對比率及耐玷污性。乙烯基三甲氧基硅烷能與納米二氧化硅表面的羥基發生反應，使得經過表面處理的納米二氧化硅能夠通過接枝、共聚等反應與丙烯酸乳液中的聚合物緊密連在一起，形成穩定的核殼型復合乳液，從而進一步提高了乳膠漆的耐玷污性
技術領域
本發明涉及環保型裝修材料領域，更具體地，涉及一種環保型乳膠漆。
背景技術
環保油漆簡稱環保漆，是指油漆產品的性能指標、安全指標在符合各自產品標準的前提下，符合國家環境標志產品提出的技術要求的油漆產品。涂于物體表面能形成具有保護、裝飾或特殊性能的固態涂膜的一類液體或固體材料之總稱。
乳膠漆是乳膠涂料的俗稱，是以丙烯酸酯共聚乳液為代表的一大類合成樹脂乳液涂料。乳膠漆是水分散性涂料，它是以樹脂乳液為基料，填料經過耐磨分散后加入各種助劑精制而成的涂料。乳膠漆具備了與傳統墻面涂料不同的眾多優點，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。
公告號為CN101486862B的中國專利公開了一種環保型內墻乳膠漆，按重量百分數計，該乳膠漆包括以下組分：純水10-30％；纖維素增稠劑0.2-0.9％；多功能助劑0.1％；分散劑0.1-0.5％；抗菌凈化劑0.1-2.0％；金紅石型鈦白粉20-35％；乳液25-40％；消泡劑0.1-0.5％；締結型增稠劑0.1-0.5％；防霉劑0.1％；輔料11.1-23.5％；抗菌凈化劑包括按重量份1-3:1-2:1配置的載體、稀土和納米氧化物，其中，載體為鈉基膨潤土，納米氧化物為納米TiO2或/和納米ZnO。
這種乳膠漆的親水性較好，且涂膜中通常會存在細微孔隙，因此當有在臟物粘附于涂膜表面后，會因毛細管力的作用而以空氣中水蒸氣為介質被吸附進涂膜中，從而使得涂膜的耐玷污性較差，有待改進。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種環保型乳膠漆，具有較好的耐玷污性。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料包括以下組份，丙烯酸乳液200-300份；增稠劑2-6份；分散劑6-12份；成膜助劑2-10份；納米二氧化硅2-8份；乙烯基三甲氧基硅烷2-8份。
通過采用上述技術方案，用丙烯酸乳液作為基料，能夠為耐玷污乳膠漆提供良好的涂裝性、成膜性以及涂膜所需要的各種物理力學性能。
納米二氧化硅所具有的小尺寸效應、表面和界面效應和宏觀量子隧道效應等，使納米二氧化硅具有了抗菌殺毒、防霧防露、防污自潔、疏水、屏蔽防老化等特殊性能。納米二氧化硅表面存在硅酸基和活性硅烷鍵，能形成強弱不等的氫鍵，表現出極強的補強性，而且納米二氧化硅在涂料成膜時能夠聚結成網狀結構，可大大提高涂層的強度，從而提高其耐洗刷性；同時，涂膜內部普遍存在有毛細孔、氣泡等，加入納米二氧化硅可以填充這些孔隙增加涂層的致密性，且納米二氧化硅所形成的網狀結構可以形成相對比較完整的膜，使臟物不易附著，從而提高了涂料的對比率及耐玷污性；納米二氧化硅離子對紫外光還具有極強的反射性，其中對紫外光長波UVA(320-400nm)反射率達88％，對中波UVB(280-320nm)的反射率達85％，對短波UVC(200-280nm)的反射率仍達70-80％，提高了涂料的耐粉化性能。
然而，由于納米二氧化硅的顆粒尺寸小，比表面積和表面張力都很大，再加上表面局部電荷分布不均，極易發生吸附、團聚而生成非納米級別的粒子，所以很容易失去其應有的作用。乙烯基三甲氧基硅烷易與水形成具有Si-OH官能團的水解產物，能與納米二氧化硅表面的羥基發生反應，在納米二氧化硅反應生成的粒子表面形成帶有-CH＝CH2基團的有機物膜。這層有機膜一方面增大了粒子間的空間位阻作用，使其能夠均勻地分散在體系中；另一方面增大了與丙烯酸乳液之間的相容性。同時，由于不飽和雙鍵的存在，使得經過表面處理的納米二氧化硅能夠通過接枝、共聚等反應與丙烯酸乳液中的聚合物緊密連在一起，形成穩定的核殼型復合乳液，從而進一步提高了乳膠漆的耐玷污性。
本發明進一步設置為：按重量份數計，原料包括以下組份，丙烯酸乳液200-250份；增稠劑2-4份；分散劑6-9份；成膜助劑5-7份；納米二氧化硅3-5份；乙烯基三甲氧基硅烷4-6份。
本發明進一步設置為：按重量份數計，原料包括納米二氧化鈦15-20份。
通過采用上述技術方案，納米二氧化鈦作為白色顏料的同時，納米二氧化鈦所具有的小尺寸效應、表面和界面效應和宏觀量子隧道效應等，使納米二氧化鈦具有了抗菌殺毒、防霧防露、防污自潔、疏水、屏蔽防老化等特殊性能。納米二氧化鈦由于其具有光催化性，使附著在涂料表面的有機物不斷分解，從而使污垢容易除去，能夠與納米二氧化硅使臟物不易附著于涂料表面的特性相互協同提高涂料的耐玷污性能。同時，納米二氧化鈦可以透過可見光及散射波更短的紫外線(200-400nm)，使涂膜能長期保持鮮艷的色彩。
本發明進一步設置為：所述分散劑為六偏磷酸鈉和亞甲基二萘磺酸鈉的混合物，六偏磷酸鈉和亞甲基二萘磺酸鈉的份數比為1：2。
通過采用上述技術方案，由于納米二氧化鈦離子比表面能很大，及性較強，使其在丙烯酸乳液中不易分散，易于凝聚，這直接影響了納米二氧化鈦本身優異性能的發揮。
六偏磷酸鈉能夠對納米二氧化硅和納米二氧化鈦產生明顯的潤濕分散作用，提高了納米二氧化硅和納米二氧化鈦分散的均勻度，提高了兩者之間的相互協同作用，從而提高了涂膜的耐玷污性能。而亞甲基二萘磺酸鈉的分子結構主要分為錨固基團(-SO3H)和溶劑化鏈兩個部分，納米二氧化鈦表面富集電荷，很容易與錨固基團發生相互作用，錨固基團緊緊地吸附在顆粒表面而防止亞甲基二萘磺酸鈉分子脫附，再通過溶劑化鏈的空間位阻作用，在納米二氧化鈦顆粒表面形成足夠厚的保護層，使得納米二氧化鈦達到穩定分散的效果，進而保證了納米二氧化鈦的去污性能，也使得涂膜能長期保持鮮艷的色彩。
本發明進一步設置為：所述增稠劑為羥乙基纖維素。
通過采用上述技術方案，由于涂料中的液相與填料密度相差甚大，易產生分層或沉淀，影響涂料的貯存穩定性及施工性能，羥乙基纖維素能延緩涂膜的干燥時間，羥乙基纖維素作為增稠劑為涂料體系提供良好的增稠作用的同時，還具有良好的分散、乳化特性，提高了涂料的穩定性，有助于進一步提高納米二氧化硅和納米二氧化鈦的分散性，從而進一步提高涂料的耐玷污性能。
本發明進一步設置為：所述增稠劑為羥乙基纖維素和羧甲基纖維素的混合物，羥乙基纖維素和羧甲基纖維素的份數比為1：1。
通過采用上述技術方案，羥乙基纖維素和羧甲基纖維素能夠對提高涂料穩定性起到協同增效的作用，在單一羥乙基纖維素和單一羧甲基纖維素溶液中，分子鏈之間的相互作用形式主要是氫鍵，將羥乙基纖維素和羧甲基纖維素進行復配以后，溶液中同時出現大量連接在分子主鏈上的羧甲基陰離子基團(-OCH2COO-)和活性較強的被羥乙基取代的支鏈末端羥基(-OH)在陰離子基團的誘導效應下，羥基上電中性的氫原子有可能在一定程度上遠離氧原子，顯示出一定的正電性，從而與鄰近的-OCH2COO-相聯結，形成比單一羥乙基纖維素或羧甲基纖維素溶液中更強的氫鍵作用，在分子間不斷接觸和重組過程中更容易形成比較穩定的聯結，在復配體系中起到類似于交聯點的作用，從而使涂料變得更為穩定，更加便于貯存。
本發明進一步設置為：所述成膜助劑為松油醇。
通過采用上述技術方案，涂料的成膜過程分為以下三個過程：(1)填充過程：乳液型涂料施工后，水分揮發，微粒相互靠近，達到密集的填充狀態，體系中的乳化劑及其他水溶性助劑留在微粒間隙的水中；(2)融合過程：水分繼續揮發，高聚物微粒表面吸附的保護層破壞，裸露的微粒相互接觸，其間隙愈來愈小，至毛細管徑大小時，毛細管壓力高于聚合物微粒的抗變形力，微粒變形最后凝集、融合成連續的涂膜；(3)擴散過程：殘留在水中的助劑逐漸向涂膜擴散，并使高聚物分子長鏈相互擴散，形成具有良好性能的均勻涂膜。涂料的成膜過程對最終形成涂膜的表觀狀態、性能等有決定性的影響，而成膜助劑在水性乳液型涂料整個成膜過程中起著重要的作用。
松油醇作為成膜助劑，能夠降低涂料的最低成膜溫蒂，改進涂料的流動性，提高漆膜致密程度，從而改善涂料施工性能和涂層物化性能等。同時松油醇具有紫丁香味，能夠對涂料進行除臭，提高工作人員在施工過程中的體驗感，且涂料內的組分均不具有毒性且不會對環境造成污染，屬于環保型材料。
松油醇能夠提高二氧化鈦對紫外光的散射，使得涂膜能夠進一步長期保持鮮艷的色彩。
綜上所述，本發明具有以下有益效果：
1.納米二氧化硅具有極強的補強性，而且納米二氧化硅在涂料成膜時能夠聚結成網狀結構，可大大提高涂層的強度，從而提高其耐洗刷性。同時，涂膜內部普遍存在有毛細孔、氣泡等，加入納米二氧化硅可以填充這些孔隙增加涂層的致密性，且納米二氧化硅所形成的網狀結構可以形成相對比較完整的膜，使臟物不易附著，從而提高了涂料的對比率及耐玷污性；納米二氧化硅離子對紫外光還具有極強的反射性，，提高了涂料的耐粉化性能；
2.乙烯基三甲氧基硅烷易與水形成具有Si-OH官能團的水解產物，能與納米二氧化硅表面的羥基發生反應，在納米二氧化硅反應生成的粒子表面形成帶有-CH＝CH2基團的有機物膜。這層有機膜一方面增大了粒子間的空間位阻作用，使其能夠均勻地分散在體系中；另一方面增大了與丙烯酸乳液之間的相容性。同時，由于不飽和雙鍵的存在，使得經過表面處理的納米二氧化硅能夠通過接枝、共聚等反應與丙烯酸乳液中的聚合物緊密連在一起，形成穩定的核殼型復合乳液，從而進一步提高了乳膠漆的耐玷污性；
3.納米二氧化鈦由于其具有光催化性，使附著在涂料表面的有機物不斷分解，從而使污垢容易除去，能夠與納米二氧化硅使臟物不易附著于涂料表面的特性相互協同提高涂料的耐玷污性能。同時，納米二氧化鈦可以透過可見光及散射波更短的紫外線(200-400nm)，使涂膜能長期保持鮮艷的色彩；
4.六偏磷酸鈉能夠對納米二氧化硅和納米二氧化鈦產生明顯的潤濕分散作用，提高了納米二氧化硅和納米二氧化鈦分散的均勻度，提高了兩者之間的相互協同作用，從而提高了涂膜的耐玷污性能。而亞甲基二萘磺酸鈉的分子結構主要分為錨固基團(-SO3H)和溶劑化鏈兩個部分，納米二氧化鈦表面富集電荷，很容易與錨固基團發生相互作用，錨固基團緊緊地吸附在顆粒表面而防止亞甲基二萘磺酸鈉分子脫附，再通過溶劑化鏈的空間位阻作用，在納米二氧化鈦顆粒表面形成足夠厚的保護層，使得納米二氧化鈦達到穩定分散的效果，進而保證了納米二氧化鈦的去污性能，使得涂膜能長期保持鮮艷的色彩；
5.羥乙基纖維素能延緩涂膜的干燥時間，羥乙基纖維素作為增稠劑為涂料體系提供良好的增稠作用的同時，還具有良好的分散、乳化特性，提高了涂料的穩定性，有助于進一步提高納米二氧化硅和納米二氧化鈦的分散性，從而進一步提高涂料的耐玷污性能；
6.羥乙基纖維素和羧甲基纖維素能夠對提高涂料穩定性起到協同增效的作用，使涂料變得更為穩定，更加便于貯存。
具體實施方式
實施例1，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
實施例2，一種環保型乳膠漆，與實施例1的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
實施例3，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
實施例4，一種環保型乳膠漆，與實施例3的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例1，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水和羧甲基纖維素并攪拌均勻，獲得膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例2，一種環保型乳膠漆，與對比例1的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例3，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水和羥乙基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例4，一種環保型乳膠漆，與對比例3的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例5，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例6，一種環保型乳膠漆，與對比例5的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例7，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷與納米二氧化硅攪拌均勻，投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例8，一種環保型乳膠漆，與對比例7的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例9，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將乙烯基三甲氧基硅烷投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例10，一種環保型乳膠漆，與對比例9的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
對比例11，一種環保型乳膠漆，按重量份數計，原料的組分如表1所示。其中，該乳膠漆通過以下步驟制備獲得：
步驟1，在攪拌器中加入水，加入羥乙基纖維素、羧甲基纖維素，攪拌均勻后加入氨水使羥乙基纖維素溶解并繼續攪拌至均勻，獲得復配膠液；
步驟2，在攪拌器中繼續投入用熱水溶解的六偏磷酸鈉溶液，再投入亞甲基二萘磺酸鈉并攪拌均勻，繼續投入松油醇并攪拌均勻獲得混合膠液；
步驟3，將納米二氧化硅投入攪拌器中與混合膠液相互混合至均勻狀態，再投入納米二氧化鈦繼續攪拌均勻，獲得混合料漿；
步驟4，將混合料漿投入磨砂機中進行研磨，獲得磨細料漿；
步驟5，將磨細料漿和丙烯酸乳液混合均勻，得到成品乳膠漆。
對比例12，一種環保型乳膠漆，與對比例11的不同之處在于，按重量份數計，原料的組分如表1所示。
其中，成品乳膠漆的耐玷污性按GB/T9780-2005《建筑涂料涂層耐玷污性測驗方法》進行測定，測定結果如表1所示。
表1
表1-續
具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不用于限制本發明，凡在本發明的設計構思之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
1.一種環保型乳膠漆，其特征在于：按重量份數計，原料包括以下組份，
2.根據權利要求1所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：按重量份數計，原料包括以下組份，
3.根據權利要求2所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：按重量份數計，原料包括納米二氧化鈦15-20份。
4.根據權利要求1所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：所述分散劑為六偏磷酸鈉和亞甲基二萘磺酸鈉的混合物，六偏磷酸鈉和亞甲基二萘磺酸鈉的份數比為1：2。
5.根據權利要求1所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：所述增稠劑為羥乙基纖維素。
6.根據權利要求5所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：所述增稠劑為羥乙基纖維素和羧甲基纖維素的混合物，羥乙基纖維素和羧甲基纖維素的份數比為1：1。
7.根據權利要求3所述的一種環保型乳膠漆，其特征在于：所述成膜助劑為松油醇。
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此文關鍵字：環保乳膠漆配方
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