一种黑色可调湿的水性丙烯酸涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种黑色可调湿的水性丙烯酸涂料及制备方法。

背景技术：

1、目前有生产以硅藻土为主要原料的硅藻土涂料，是一种与陶瓷砖截然不同的粉末材料。此类产品可以去除空气中的游离甲醛、苯、氨、硫化物等有害物质，能够改善起居环境，同时也可跟传统的天然泥土墙壁一样，能够不断地吸收或释放水分，调节室内空气湿度并使其相对稳定，从而避免过分潮湿或干燥所带来的不适，能够防止结露、减少发霉和静电现象。但硅藻土、沸石类物质吸湿能力不强，不存在与人体最适合相对湿度40%-60%rh的吸放湿平台，调节能力不强。

2、丙烯酸涂料是在丙烯酸树脂基础上加入各种添加剂与助剂得到的一种单组分自干型涂料，具有良好的耐候性、保色性，且施工方便，因此是一种常用的装饰涂料，能用于墙体、砖石、木材、塑料等物质的表面，且都有良好的附着力，传统丙烯酸涂料的吸放湿量有限，即平衡含湿量低，尤其是放湿能力较弱。同时，还存在着吸放湿速度慢，耐久性和耐腐蚀性较差的问题。

3、申请号cn201110251154.4的专利公开了一种阻燃抑烟型调湿功能涂料及其制备方法，它首先是通过反相悬浮聚合方法制备出具有高湿容量、调湿能力和阻燃特性的水滑石/聚(丙烯酸钠-丙烯酰胺)插层复合材料组分；然后将插层复合材料组分加入到苯丙乳液、无机填料、助剂和水中，经充分搅拌混合、均匀分散后即可制成具有阻燃抑烟和调湿功能的内墙涂料。但是水滑石和无机填料均为无机组分在聚合物体系分散性差，降低了涂料调湿能力。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种黑色可调湿的水性丙烯酸涂料，目的之二在于提供该水性丙烯酸涂料的制备方法，解决了无机组分直接添加到聚丙烯酸树脂中易团聚的问题，同时提高了吸放湿性能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种黑色可调湿的水性丙烯酸涂料，包括以下重量份原料：

4、复合气凝胶改性水性丙烯酸乳液100份

5、分散剂0.1-1份

6、流平剂0.1-1份

7、消泡剂0.1-1份

8、成膜助剂0.1-1份

9、增稠剂3-5份

10、ph调节剂2-5份

11、去离子水50-100份。

12、优选地，复合气凝胶改性水性丙烯酸乳液通过以下步骤制成：

13、将去离子水、nahco3、十二烷基磺酸钠与吐温-20加入反应釜内，搅拌乳化，升温至50-60℃加入由插层水滑石复合气凝胶、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、双丙酮丙烯酰胺组成的混合溶液和过硫化钾，升温至70-90℃，保温进行聚合反应3-6h，自然冷却，过滤出料、氨水调节ph值至7-8，得到复合气凝胶改性水性丙烯酸乳液。

14、优选地，去离子水、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、插层水滑石复合气凝胶、nahco3、十二烷基磺酸钠、吐温-20和过硫化钾的质量比为100：100：30-50：1-3：6-10：7-14：0.1-0.2：1.5-2.5：1.5-2.5：0.3-0.7。

15、优选地，插层水滑石复合气凝胶通过以下步骤制成：

16、取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶于去离子水中得到溶液a，取水滑石复合气凝胶加入去离子水中，经超声分散，缓慢滴加溶液a，滴加结束后，调节ph=8-11，70-100℃下搅拌20-32h，真空泵抽滤，冷冻干燥，得到插层水滑石复合气凝胶；

17、其中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和水滑石复合气凝胶质量比为5-10：100。

18、优选地，水滑石复合气凝胶通过以下步骤制成：

19、s1、将异丙醇铝加入去离子水中，60-90℃下搅拌1-3h；加入羧基化炭黑/硅藻土复合气凝胶，100-140℃条件下水热晶化2-6h，离心水洗，得到炭黑/硅藻土/alooh复合气凝胶；

20、s2、向去离子水中加入mg(no3)2·3h2o、al(no3)3·9h2o和尿素，搅拌均匀得到混合液b；将混合液b逐滴加入到炭黑/硅藻土/alooh复合气凝胶的叔丁醇溶液中，混合均匀,在100-130℃下加热10-20h，抽滤水洗，冷冻干燥，得到水滑石复合气凝胶。

21、优选地，步骤s1中异丙醇铝、去离子水和羧基化炭黑/硅藻土复合气凝胶的质量比0.5-1.5：100：8-12。

22、优选地，步骤s2中mg(no3)2·3h2o、al(no3)3·9h2o、尿素、炭黑/硅藻土/alooh复合气凝胶和叔丁醇的质量比为6-9：5-7：10-15：2-6：100。

23、优选地，羧基化炭黑/硅藻土复合气凝胶通过以下步骤制成：

24、向甲苯中加入由炭黑/硅藻土复合气凝胶、γ-氨丙基三乙氧基硅烷与丁二酸酐组成的混合液，超声分散后磁力搅拌，60℃-120℃下反应6-8h，过滤干燥，置于球磨机中转速500r/min下正反交替研磨各30min，得到羧基化炭黑/硅藻土复合气凝胶。

25、优选的，炭黑/硅藻土复合气凝胶硅藻土、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和丁二酸酐的质量比为100：2-10：3-12。

26、优选地，炭黑/硅藻土复合气凝胶通过以下步骤制成：

27、将naoh、尿素和去离子水混合，加入炭黑，搅拌均匀，加入硅藻土，超声后静置，得到炭黑/硅藻土混合液，将炭黑/硅藻土混合液加入由乙酸乙酯、三氯甲烷、冰乙酸配制成的再生溶液中，搅拌后静置，过滤，水洗得到炭黑/硅藻土复合水凝胶，再经无水乙醇、叔丁醇置换、冷冻干燥后得到炭黑/硅藻土复合气凝胶。

28、优选地，硅藻土、炭黑、naoh、尿素、去离子水和再生溶液的质量比为1-3：4-8：5-8：10-13：100：200-500，炭黑平均粒径为30-40nm，再生溶液中乙酸乙酯、三氯甲烷、冰乙酸体积比为5：2：3。

29、优选地，分散剂为聚乙二醇400。

30、优选地，流平剂为1,2-丙二醇。

31、优选地，消泡剂为磷酸三丁酯。

32、优选地，成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。

33、优选地，增稠剂为羟乙基纤维素。

34、优选地，ph调节剂为25-28wt%氨水。

35、优选地，上述黑色可调湿的水性丙烯酸涂料制备方法，包括以下步骤：

36、按照配方比例，依次将去离子水、分散剂、流平剂、消泡剂、复合气凝胶改性水性丙烯酸乳液、成膜助剂、增稠剂与ph调节剂加入至分散磨砂机内，混合均匀，得到可调湿的水性丙烯酸涂料。

37、本发明的有益效果：

38、1.本发明提供一种黑色可调湿的水性丙烯酸涂料，首先由炭黑与硅藻土制得炭黑/硅藻土复合气凝胶，再对炭黑/硅藻土复合气凝胶进行羧基化处理，接着与异丙醇铝水解产物水热晶化得到炭黑/硅藻土/alooh复合气凝胶，再利用预埋种子外延生长策略，得到水滑石复合气凝胶，进而利用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸对水滑石复合气凝胶插层处理，得到插层水滑石复合气凝胶，再与丙烯酸单体一起加入反应釜中，乳化，并进行单体的原位聚合，得到复合气凝胶改性水性丙烯酸乳液，最后加入添加剂，得到可调湿的水性丙烯酸涂料。

39、2.本发明提供的黑色可调湿的水性丙烯酸涂料，以炭黑为模板负载硅藻土经过一系列处理制备得到插层水滑石复合气凝胶，将其加入水性丙烯酸涂料中可以有效提高硅藻土在丙烯酸涂料中的分散性，改善了硅藻土与丙烯酸的界面相容性，经插层水滑石复合气凝胶改性后，丙烯酸涂料中形成了氢键和微量的酯基，相比直接添加炭黑和硅藻土，插层水滑石复合气凝胶改善了水性丙烯酸涂料的物理力学性能，由于炭黑的模板作用使硅藻土较为均匀地分散在丙烯酸涂料中，使漆膜硬度有明显提高，且由于炭黑与丙烯酸的氢键、酯基结合以及炭黑自身的增强作用，使漆膜硬度和附着力得到极大增强。

40、3.本发明插层水滑石复合气凝胶中的硅藻土具有良好的孔道结构与丰富的孔隙，作为无机填料分散于水性丙烯酸基体中能够改善水性丙烯酸的孔道结构，形成连通的通道与空隙，通过毛细作用吸附水，并为涂膜提供水出入的“通道”，保持良好的透水透气性，在宏观层面上提高了涂膜的吸湿、放湿速度；网孔的内部含有丰富的羟基、羧基、酯基、磺酸基等强亲水基团，使树脂网络具备由外向内的渗透压；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸被氢氧化钠中和时，磺酸基基团就会带负电并依附于高分子链上，产生静电排斥，这样会使高分子网络膨胀,增大了水分子进出的孔道，静电排斥作用有利于调湿复合材料的吸放湿性能。

41、4.本发明炭黑/硅藻土/alooh复合气凝胶网络内都分散有水滑石生长所需的铝源，水热反应过程中，预埋的alooh“种子”提供铝源和生长位点，使得大量的水滑石（ldh）在纤维上原位生长，形成了穿插生长的结构，稳定的负载在气凝胶网络上，伴随着穿插生长的ldh片的增多，气凝胶网络之间的空隙被片状的ldh撑开，使得空隙结构更加通畅，为后续进行水吸附提供条件，由于磺酸基和羧基共插层ldh后又参与层间原位聚合，聚合物包覆ldh；在蒸发过程中,水分受到了双层的保护,第一层为聚丙烯酸层间聚合网络的保护，第二层为ldh层板的保护；因此,水分的释放要受到外包聚合物和ldh层板的双重影响。