本發(fā)明屬于墻面涂料，具體涉及一種墻面固化劑用水性樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在墻面材料領(lǐng)域，現(xiàn)有的固化劑主要用于增強涂層的附著力、耐磨性和耐候性，但在實際應(yīng)用中，這些方面的性能仍然存在不足，尤其是在極端環(huán)境或長期使用的情況下表現(xiàn)更為明顯。例如，現(xiàn)有墻面固化劑在一些光滑或低吸收性的基材上，涂層容易剝落或脫落；尤其是潮濕或多塵環(huán)境下固化后形成的涂層非常容易鼓包或剝落，因此，急需提升固化劑在不同基材上的通用附著性，以及在特殊環(huán)境中的耐久性；其次，在公共建筑、工業(yè)廠房等特殊應(yīng)用場景中，墻面可能會受到頻繁的摩擦、碰撞和刮擦，涂層也容易受到損傷，導(dǎo)致墻面失去保護層，從而影響其美觀性和使用壽命；再者，現(xiàn)有的墻面固化劑在戶外使用時由于其長期暴露在陽光、雨水、風(fēng)沙以及溫度變化大的環(huán)境中，涂層容易出現(xiàn)老化、開裂、褪色等問題，這不僅會影響墻面的外觀，也會降低涂層的功能性，如防水、防霉、抗污等性能。綜上，現(xiàn)有墻面固化劑的附著力、耐磨性、耐候性及抗污性等方面仍存在較大的提升空間，因此，迫切需要新型樹脂材料來提升墻面固化劑的性能。

2、例如，中國專利cn107629627b公開了一種滲透疏水性多功能新型防水涂料及其制備方法與應(yīng)用，該滲透疏水性多功能新型防水涂料包括以下重量份的組分：成膜物質(zhì)30-45份，滲透防水疏水性原料4-8份，助劑0.3-0.6份，滲透防銹蝕劑0.5-2份，顏料適量，增稠劑1-6份，活性稀釋劑1-12份，增韌劑3-6份，填料30-45份，螺環(huán)胺類固化劑的使用量為成膜物質(zhì)重量的30％-50％。該防水涂料與混凝土的粘接強度高且疏水角度大，有很強的補強防水效果，尤其適用于結(jié)構(gòu)力較差的混凝土地面、墻面。然而該涂料的附著力受環(huán)境條件(如濕度、溫度)影響比較大，尤其在高濕或高溫環(huán)境中，會出現(xiàn)附著力下降的現(xiàn)象；而且成膜物質(zhì)對紫外線的抵抗力不足，長期暴露在陽光下，涂層會出現(xiàn)褪色、粉化或裂紋，降低耐候性。綜上所述，該防水涂料雖然在某些性能方面表現(xiàn)良好，但在附著力、耐候性和抗污性等方面仍存在一定的缺陷，因此，本發(fā)明提供了一種墻面固化劑用水性樹脂及其制備方法，以期解決上述技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種墻面固化劑用水性樹脂及其制備方法。該墻面固化劑用水性樹脂在制備過程中，先將環(huán)氧化納米sio2顆粒與氨基化木質(zhì)素混合，通過氨基和環(huán)氧基團與聚氨酯預(yù)聚物中的異氰酸酯基團反應(yīng)，從而提高了樹脂材料的附著力和結(jié)構(gòu)強度；同時，本發(fā)明中環(huán)氧化納米sio2顆粒的引入不減緩了木質(zhì)素的降解過程，還增強了樹脂材料的硬度、耐熱性和耐磨性，使固化劑用樹脂在日常使用中更加耐用；隨后再加入丙烯酸樹脂與聚氨酯進行交聯(lián)反應(yīng)，形成一個穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效隔離外界環(huán)境的影響，減少污染物附著，并抵抗紫外線和濕氣侵害，從而顯著提升樹脂材料的附著力、耐磨性、耐候性及抗污性。

2、一種墻面固化劑用水性樹脂，包括以下重量份數(shù)計的原料：200-215份聚氨酯預(yù)聚體、100-110份丙烯酸樹脂、30-35份氨基化木質(zhì)素、30-35份環(huán)氧化納米sio2顆粒、10-15份聚酰胺、5-6份表面活性劑、3-5份催化劑。

3、本發(fā)明的聚氨酯預(yù)聚體中含有的氨基(-nh)與丙烯酸樹脂中的羧基(-cooh)之間能形成大量氫鍵，能有效增強兩者之間的結(jié)合力；而且在聚合過程中，丙烯酸樹脂的雙鍵(-c＝c)能夠與聚氨酯中的羥基(-oh)發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，形成新的共價鏈接，因此當(dāng)兩種樹脂混合時，上述氫鍵和共價鍵的形成使得分子鏈發(fā)生相互交聯(lián)，形成一個復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為體系提供了優(yōu)良的柔韌性、附著力、耐候性和抗紫外線能力，并且這種相互交聯(lián)的結(jié)構(gòu)能夠有效地分散應(yīng)力，提高整體樹脂材料的機械性能。其次，氨基化木質(zhì)素作為一種天然高分子樹脂材料，其聚合結(jié)構(gòu)和靈活的分子鏈能夠輔助樹脂固化后形成更為柔韌的網(wǎng)絡(luò)，而且氨基化木質(zhì)素中的酚羥基(-oh)能夠與聚氨酯和丙烯酸樹脂形成氫鍵，進一步增強樹脂材料的粘附性和韌性，并且防止表面微小裂紋的形成，從而降低污垢進入這些微裂紋的可能性，因此將其引入墻面固化劑用的樹脂中能有效增加樹脂的韌性和彈性，進而提升樹脂材料的抗沖擊性，同時還增強了樹脂材料的生態(tài)友好性。再者，本發(fā)明還添加了聚酰胺作為原料，其酰胺基(-conh-)能與聚氨酯和丙烯酸樹脂形成氫鍵，以增強樹脂材料的粘附性和韌性，同時其與氨基化木質(zhì)素的組合能夠在樹脂中形成復(fù)合相，使得施加的外部應(yīng)力在樹脂材料內(nèi)部得到有效分散，防止局部過載、降低開裂風(fēng)險，且該復(fù)合樹脂材料的表面性能因木質(zhì)素的疏水性和聚酰胺的耐磨性而得到顯著提高，能夠形成更均勻的復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而使得最終的涂層表面更加光滑，能有效防止污垢附著，避免了污垢在表面和內(nèi)部的滲透，提高清潔性。

4、再者，由于木質(zhì)素在高溫、潮濕或強化學(xué)腐蝕的條件下會表現(xiàn)出一定的性能退化，因此本發(fā)明對木質(zhì)素進行了改性處理，同時搭配改性環(huán)氧化納米sio2顆粒等原料，大幅降低了木質(zhì)素在潮濕環(huán)境下的降解速率。通過氨基化反應(yīng)，本發(fā)明在木質(zhì)素表面引入了氨基(-nh2)功能團，提高了其與其他組分如改性納米sio2顆粒和樹脂等的相容性，并且經(jīng)過氨基化處理的木質(zhì)素能夠與聚氨酯和丙烯酸樹脂形成化學(xué)交聯(lián)，而相容性的增強可以提高木質(zhì)素在復(fù)合樹脂材料中的穩(wěn)定性，減緩其在高溫、潮濕或強化學(xué)腐蝕環(huán)境下的降解。

5、進一步地，所述氨基化木質(zhì)素的制備包括：將木質(zhì)素溶解于乙醇中，加入乙二胺，攪拌加熱至60-65℃反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸餾水洗滌木質(zhì)素產(chǎn)物，離心分離并烘干，得氨基化木質(zhì)素，備用。

6、上述乙二胺與木質(zhì)素的羥基反應(yīng)形成氨基化木質(zhì)素，使得帶有氨基(-nh2)功能團的木質(zhì)素與改性環(huán)氧化納米sio2顆粒及樹脂的相互作用增強，氨基與環(huán)氧基團之間進行反應(yīng)從而形成更加穩(wěn)定的化學(xué)鍵，有效改善木質(zhì)素在復(fù)合樹脂材料中的性能；同時環(huán)氧化納米sio2顆粒和氨基化木質(zhì)素之間的化學(xué)相互作用和物理交聯(lián)還顯著增強了樹脂樹脂材料對墻面基材的附著力；而且，環(huán)氧基團能夠在樹脂中形成一層保護膜，以封閉木質(zhì)素的活性位點，進一步減緩其在強化學(xué)腐蝕環(huán)境下的降解；并且，環(huán)氧化納米sio2顆粒、聚氨酯的搭配使用可以有效提高樹脂材料在高溫下的穩(wěn)定性，減緩木質(zhì)素的熱降解。

7、進一步地，所述木質(zhì)素與乙二胺的質(zhì)量比為(3-7)：(1-2)。

8、進一步地，所述環(huán)氧化納米sio2顆粒的制備包括：將納米sio2顆粒分散于乙醇溶液中，攪拌并超聲分散；然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，在室溫下攪拌反應(yīng)3.5-4.5h，反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物離心分離并用乙醇洗滌，干燥備用，得氨基修飾納米sio2顆粒；再將干燥的氨基修飾納米sio2顆粒重新分散在乙醇溶液中，然后加入環(huán)氧氯丙烷，在55-65℃下攪拌反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，乙醇洗滌，烘干，得到環(huán)氧化納米sio2顆粒。

9、在上述反應(yīng)中，3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)通過其氨基與經(jīng)過預(yù)處理的納米sio2顆粒表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氨基修飾的sio2，該過程產(chǎn)生硅氧鍵(si-o)化學(xué)鍵，這增強了納米sio2與樹脂基體的粘合力；接著，環(huán)氧氯丙烷(epc)與氨基修飾的sio2顆粒表面反應(yīng)形成環(huán)氧基團的接枝，這種接枝提供了額外的反應(yīng)位點，使得改性納米sio2能夠與聚氨酯和丙烯酸樹脂更好地交聯(lián)，最終環(huán)氧基團與氨基或羥基等活性基團的反應(yīng)會形成強的化學(xué)鍵(如醚鍵等)，進一步提高了粘合性和耐久性。而且本發(fā)明環(huán)氧化納米sio2顆粒的加入提高了樹脂材料的整體防水性能、耐熱性能，同時環(huán)氧化納米sio2顆粒能夠在樹脂中形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了水分的滲透，從而能大幅降低了木質(zhì)素在潮濕、高溫環(huán)境下的降解速率。

10、進一步地，所述納米sio2顆粒與3-氨丙基三乙氧基硅烷、環(huán)氧氯丙烷的用量比為(5-7)g：(1-2)g：(3-4)ml。

11、進一步地，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨；所述催化劑為三乙醇胺。

12、而且，本發(fā)明還提供了如上所述的墻面固化劑用水性樹脂的制備方法，包括：將環(huán)氧化納米sio2顆粒與氨基化木質(zhì)素加入乙醇溶劑中混合，超聲分散、干燥，得混合物；然后在60℃下，將聚氨酯預(yù)聚物與上述混合物混合，攪拌1.5-2h；再加入丙烯酸樹脂，繼續(xù)攪拌10-30min；加入聚酰胺，攪拌25-35min；加入表面活性劑，攪拌10-15min；最后加入催化劑催化，攪拌15-30min，靜置0.5-1.5h，得墻面固化劑用水性樹脂，消除氣泡后，分裝到密封容器中。

13、在混合環(huán)氧化納米sio2顆粒與氨基化木質(zhì)素的過程中，其中的氨基和環(huán)氧基團能夠與聚氨酯預(yù)聚物中的異氰酸酯基團發(fā)生反應(yīng)，形成強的尿素或氨基甲酸酯鍵，這有助于提高樹脂材料的附著力和結(jié)構(gòu)強度，而且環(huán)氧化納米sio2顆粒的引入提高了樹脂材料的硬度、耐熱性和耐磨性，使得固化劑用樹脂在日常使用中更具耐用性；而隨后丙烯酸樹脂的引入能與聚氨酯的反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過聚合反應(yīng)能夠形成一個更為穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而有效隔離外界環(huán)境的影響，減少污染物的附著，同時抵抗紫外線和濕氣的侵害，進而提升樹脂材料的耐磨性、抗污性和耐候性。綜上所述，本發(fā)明所制備的復(fù)合樹脂通過一系列的化學(xué)反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，顯著提高了墻面固化劑在各種苛刻條件下的性能，解決了現(xiàn)有固化劑用樹脂材料的不足。

14、進一步地，所述攪拌的速度為400-700轉(zhuǎn)/min。

15、其次，本發(fā)明還提供了如上所述的墻面固化劑用水性樹脂在制備墻面固化劑中的應(yīng)用。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種墻面固化劑用水性樹脂及其制備方法，具有以下優(yōu)勢：

17、本發(fā)明的復(fù)合樹脂通過構(gòu)建一個復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提升了樹脂材料的柔韌性、附著力、耐候性及抗污性。其中，聚氨酯預(yù)聚體中的氨基(-nh)與丙烯酸樹脂中的羧基(-cooh)之間的相互作用，加之丙烯酸樹脂的雙鍵(-c＝c)與聚氨酯羥基(-oh)的開環(huán)反應(yīng)，確保了分子鏈的有效交聯(lián)，進而增強了樹脂材料的整體機械性能；而為增強樹脂材料的生態(tài)友好性和韌性，在本發(fā)明中氨基化木質(zhì)素作為天然高分子樹脂材料被引入，通過其酚羥基(-oh)與樹脂之間形成的氫鍵，不僅提高了樹脂材料的柔韌性，還顯著地降低了微裂紋的形成，同時為了提升木質(zhì)素在高溫、潮濕及化學(xué)腐蝕環(huán)境下的穩(wěn)定性，本發(fā)明對木質(zhì)素進行了改性，并搭配改性環(huán)氧化納米sio2顆粒，有效提升了木質(zhì)素的耐久性及其與其它原料的相容性，使最終的樹脂涂層表面更光滑，大幅增強了墻面固化劑用樹脂的清潔性；此外，本發(fā)明還引入聚酰胺進一步提高了復(fù)合樹脂材料的粘附性和韌性，聚酰胺中的酰胺基(-conh-)能夠與聚氨酯及丙烯酸樹脂形成氫鍵，促進應(yīng)力的有效分散，降低開裂風(fēng)險；而改性環(huán)氧化納米sio2顆粒通過氨基修飾，提供額外的反應(yīng)位點，進而提升了樹脂的耐熱、防水性能及整體耐磨性，確保了樹脂材料在苛刻條件下的優(yōu)異表現(xiàn)。