本申请涉及建筑涂料领域，更具体地说，它涉及一种降雾霾抗裂外墙涂料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着人民生活水平的提高以及社会的不断发展，人们对建筑装饰性涂料的选择日益重视，对涂料的施工要求越简单越好，对于外墙涂料，已不仅仅停留在最基本的对底材的保护上，对涂料的功能提出了更高的要求。近几年，空气中的悬浮颗粒物依然较多，尤其是由pm2.5引发的雾霾污染不仅威胁着人类健康，而且对经济可持续发展构成挑战。由于空气中的悬浮颗粒物通常带正电，利用负离子的负电荷与带正电荷的颗粒相互吸引、抱团沉降，可起到除雾霾作用。在建筑外墙涂料中加入可产生负离子的组分，在一定程度上能减轻城市的雾霾污染。
公开号为cn106348649a的中国发明专利中公开了一种光催化抗雾霾砂壁状负离子涂料，包括以下重量份原料混合：抗霾基础料15-60份，颗粒骨料10-70份，以及粘结剂10-30份；所述抗霾基础料包括以下重量份原料混合：负离子粉0.1-0.4份，光催化剂0.01-2份，反射隔热粉0.1-15份，粉质填料1-40份，纤维素0.1-0.4份，成膜助剂0.5-4份，防霉剂0.1-1份，防腐剂0.1-1份，润湿剂0.1-3份，防冻剂0.1-0.4份，分散剂0.1-2份，去离子水10-20份，冷颜料1-20份，消泡剂，增稠剂，ph调节剂适量。所述负离子粉为能够在空气中产生负离子的电气石粉，粘接剂是合成树脂乳液。
针对上述中的相关技术，发明人认为电气石粉与有机涂料的相容性差，会影响涂料的力学性能。
技术实现要素：
为了提高电气石粉与有机涂料的相容性，本申请提供一种降雾霾抗裂外墙涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种降雾霾抗裂外墙涂料，采用如下的技术方案：
一种降雾霾抗裂外墙涂料，所述降雾霾抗裂外墙涂料由包含以下重量份数的原料制成：
丙烯酸乳液100份；
颜料2-10份；
填料35-45份；
消泡剂0.5-1份；
流平剂0.5-1份；
分散剂1-3份；
成膜助剂1-3份；
抗老化剂1-2份；
抗紫外线剂0.5-1份；
水40-80份；
纳米电气石粉改性活性炭0.5-2份，所述纳米电气石粉改性活性炭是将纳米电气石粉负载于活性炭的微孔和表面上得到的。
通过采用上述技术方案，由于电气石粉与有机涂料的相容性差，纳米粒径的电气石粉比表面能高极易产生团聚，团聚后不仅降雾霾的效果下降，而且会影响涂料的力学性能，尤其是抗裂性能。因此，本申请通过将纳米电气石粉负载于活性炭的微孔和表面，纳米电气石粉进入活性炭的微孔，或者吸附在活性炭的表面，从而降低电气石粉团聚的可能性，既可以提高降雾霾的效果，而且不会影响涂料的力学性能。纳米级的电气石粉加入外墙涂料中，通过产生负离子吸附空气中带正电的粉尘，可达到良好的降雾霾效果。
优选的，所述纳米电气石粉改性活性炭的制备方法如下：将纳米电气石粉分散于水中，得到改性液，将改性液均匀涂覆在活性炭表面，干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。
通过采用上述技术方案，纳米电气石粉的密度大于水，二者混合后如果采用浸泡的方式会导致纳米电气石粉沉降，不易进入活性炭的微孔；改性液可以采用喷涂或者人工涂抹的方式涂覆在活性炭表面，可以使纳米电气石粉进入活性炭的微孔，或者吸附在活性炭的表面。
优选的，所述纳米电气石粉的粒径为50-80nm，所述活性炭的孔径为100-150nm。
通过采用上述技术方案，活性炭的孔径略大于纳米电气石粉的粒径，既可以使纳米电气石粉进入活性炭的微孔，而且纳米电气石粉不易脱落。
优选的，所述纳米电气石粉、水、活性炭的重量比为1：(4-6)：(8-12)。
通过采用上述技术方案，纳米电气石粉可以与水混合成均匀的改性液，使得活性炭可以负载足够的纳米电气石粉。
优选的，所述纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有有机涂料层。
通过采用上述技术方案，由于活性炭与丙烯酸乳液相容性有待提升，有机涂料层可以改善活性炭与丙烯酸乳液的界面相容性；纳米电气石粉改性活性炭在涂料制备时，会导致部分纳米电气石粉脱落再次团聚，有机涂料层可以将纳米电气石粉改性活性炭完全包裹，降低纳米电气石粉脱落的可能性。
优选的，所述有机涂料层由包含以下重量份数的原料制成：
环氧树脂8-12份；
甲基丙烯酸甲酯4-6份；
戊二酸1-3份；
丁二醇1-2份；
三乙烯四胺0.8-1.5份；
十二烷基磺酸钠0.2-0.4份；
水3-4份。
通过采用上述技术方案，由于采用环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、戊二酸、丁二醇共同配合成膜，三乙烯四胺作为固化剂促进膜的固化，十二烷基磺酸钠作为乳化剂，最终形成将活性炭包覆的有机涂料层。
优选的，所述纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有机涂料层的方法如下：将环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、戊二酸、丁二醇、三乙烯四胺、十二烷基磺酸钠、水混合，搅拌均匀，得到有机涂料；将有机涂料均匀喷涂于纳米电气石粉改性活性炭表面，采用流化干燥工艺进行干燥固化，干燥温度为75-85℃，干燥时间为8-10min。
通过采用上述技术方案，在上述步骤、温度和时间条件下，有机涂料能够充分固化，而且得到厚度均匀、完整的有机涂料层。
优选的，所述有机涂料层的厚度为20-80μm。
通过采用上述技术方案，控制有机涂料层的厚度，将纳米电气石粉改性活性炭完全包裹，降低纳米电气石粉脱落的可能性，降低对降雾霾效果的影响。
第二方面，本申请提供一种降雾霾抗裂外墙涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种降雾霾抗裂外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将丙烯酸乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、成膜助剂加入水中，搅拌均匀，得到混合物；
步骤二，搅拌混合物，在搅拌状态下加入颜料、填料、抗老化剂、抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入纳米电气石粉改性活性炭，搅拌均匀，得到降雾霾抗裂外墙涂料。
通过采用上述技术方案，纳米电气石粉改性活性炭在外墙涂料中可以分散均匀，从而降低电气石粉团聚的可能性，既可以提高降雾霾的效果，而且不会影响涂料的力学性能。纳米级的电气石粉加入外墙涂料中，通过产生负离子吸附空气中带正电的粉尘，可达到良好的降雾霾效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用纳米电气石粉负载于活性炭的微孔和表面，纳米电气石粉进入活性炭的微孔，或者吸附在活性炭的表面，从而降低电气石粉团聚的可能性，既可以提高降雾霾的效果，而且不会影响涂料的力学性能。
2、本申请中纳米级的电气石粉加入外墙涂料中，通过产生负离子吸附空气中带正电的粉尘，可达到良好的降雾霾效果。
3、本申请中优选采用有机涂料层将纳米电气石粉改性活性炭完全包裹，有机涂料层可以改善活性炭与丙烯酸乳液的界面相容性，而且降低纳米电气石粉脱落的可能性，同时增强降雾霾效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
纳米电气石粉改性活性炭的制备例
制备例1
纳米电气石粉改性活性炭，通过如下步骤制得：将10g纳米电气石粉分散于40g去离子水中，得到改性液，将改性液均匀喷涂在80g颗粒状的活性炭表面，自然干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。纳米电气石粉的粒径为50nm，活性炭的孔径为100nm，活性炭的粒径为10μm。
制备例2
纳米电气石粉改性活性炭，通过如下步骤制得：将10g纳米电气石粉分散于60g去离子水中，得到改性液，将改性液均匀喷涂在120g颗粒状的活性炭表面，在50℃热风下干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。纳米电气石粉的粒径为60nm，活性炭的孔径为120nm，活性炭的粒径为20μm。
制备例3
纳米电气石粉改性活性炭，通过如下步骤制得：将10g纳米电气石粉分散于60g去离子水中，得到改性液，将改性液均匀喷涂在80g颗粒状的活性炭表面，自然干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。纳米电气石粉的粒径为80nm，活性炭的孔径为150nm，活性炭的粒径为40μm。
制备例4
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例1的不同之处在于，纳米电气石粉的粒径为90nm。
制备例5
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例1的不同之处在于，纳米电气石粉的粒径为40nm。
制备例6
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例1的不同之处在于，去离子水为40g，活性炭为60g。
制备例7
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例1的不同之处在于，去离子水为40g，活性炭为150g。
制备例8
纳米电气石粉改性活性炭，通过如下步骤制得：将10g纳米电气石粉分散于40g去离子水中，得到改性液，将80g颗粒状的活性炭浸泡在改性液中，浸泡10min，自然干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。纳米电气石粉的粒径为50nm，活性炭的孔径为100nm，活性炭的粒径为10μm。
制备例9
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例1的不同之处在于，纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有有机涂料层，有机涂料层由表1中的原料制成。环氧树脂是双酚a型环氧树脂，水是去离子水。
纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有机涂料层的方法如下：将环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、戊二酸、丁二醇、三乙烯四胺、十二烷基磺酸钠、水混合，搅拌均匀，得到有机涂料；将有机涂料均匀喷涂于纳米电气石粉改性活性炭表面，采用流化干燥工艺进行干燥固化，干燥温度为75℃，干燥时间为10min。有机涂料层的厚度为20μm。
制备例10
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层由表1中的原料制成。纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有机涂料层的方法中，干燥温度为80℃，干燥时间为9min，有机涂料层的厚度为50μm。
制备例11
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层由表1中的原料制成。纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有机涂料层的方法中，干燥温度为85℃，干燥时间为8min，有机涂料层的厚度为80μm。
表1制备例9-11有机涂料层中的原料及重量(g)
制备例12
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的厚度为10μm。
制备例13
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的厚度为120μm。
制备例14
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的原料中没有甲基丙烯酸甲酯。
制备例15
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的原料中的甲基丙烯酸甲酯的重量为1g。
制备例16
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的原料中没有戊二酸。
制备例17
纳米电气石粉改性活性炭，与制备例9的不同之处在于，有机涂料层的原料中的戊二酸的重量为6g。
实施例
实施例1
一种降雾霾抗裂外墙涂料，降雾霾抗裂外墙涂料由表2中的原料制成，其中，丙烯酸乳液是购自山东鑫润达精细化工有限公司的硅丙乳液，牌号108896，颜料是钛白粉，填料是硫酸钡，消泡剂是聚二甲基硅氧烷，流平剂是羟丙基甲基纤维素，分散剂是聚乙二醇，成膜助剂是丙二醇丁醚，抗老化剂是纳米二氧化钛，抗紫外线剂是纳米氧化锌，水是去离子水。纳米电气石粉改性活性炭由制备例1制得。
降雾霾抗裂外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将丙烯酸乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、成膜助剂加入水中，搅拌均匀，转速300转/分钟，时间10min，得到混合物；
步骤二，搅拌混合物，转速300转/分钟，在搅拌状态下加入颜料、填料、抗老化剂、抗紫外线剂，搅拌均匀，搅拌时间5min，再加入纳米电气石粉改性活性炭，搅拌均匀，转速100转/分钟，时间5min，得到降雾霾抗裂外墙涂料。
实施例2
一种降雾霾抗裂外墙涂料，与实施例1的不同之处在于，降雾霾抗裂外墙涂料由表2中的原料制成，纳米电气石粉改性活性炭由制备例2制得。
实施例3
一种降雾霾抗裂外墙涂料，与实施例1的不同之处在于，降雾霾抗裂外墙涂料由表2中的原料制成，纳米电气石粉改性活性炭由制备例3制得。
表2实施例1-3中降雾霾抗裂外墙涂料的原料及重量(g)
实施例4-17
一种降雾霾抗裂外墙涂料，与实施例1的不同之处在于，纳米电气石粉改性活性炭分别由制备例4-17制得。
对比例
对比例1
一种降雾霾抗裂外墙涂料，将电气石粉0.1g，纳米氧化锌0.01g，英国亨斯迈公司生产的altiys800粉8g，重晶石粉3g，羟乙纤维素0.15g，成膜助剂0.75g，防霉剂0.1g，防腐剂0.1g，润湿剂0.1g，防冻剂0.1g，分散剂0.1g，去离子水10g，氧化铁红1g，消泡剂0.1g，ph调节剂0.1g放入搅拌机，分散均匀，得到抗霾基础料；取抗霾基础料20g，加入白色石英砂20g，花岗岩砂20g，红色矿砂10g，丙烯酸合成树脂15g，低速搅拌均匀，再次消泡，调整ph至7-10完成制备。
消泡剂是聚二甲基硅氧烷，润湿剂是羟丙基甲基纤维素，防冻剂是乙二醇，分散剂是聚乙二醇，成膜助剂是丙二醇丁醚，防腐剂是1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，ph调节剂是amp-95，防霉剂是异唑塞啉酮，丙烯酸合成树脂是购自山东鑫润达精细化工有限公司的硅丙乳液，牌号108896。
对比例2
一种降雾霾抗裂外墙涂料，与实施例1的不同之处在于，纳米电气石粉改性活性炭通过如下步骤制得：将10g纳米电气石粉与80g颗粒状的活性炭混合均匀。
对比例3
一种降雾霾抗裂外墙涂料，与实施例1的不同之处在于，将1g纳米电气石粉改性活性炭替换为0.11g的纳米电气石粉，由于制备例1中的纳米电气石粉改性活性炭中纳米电气石粉的重量百分比为11％，因此，本对比例相当于未加入活性炭。
性能检测试验
检测方法
(1)降雾霾测试：制作20个长宽高均为10cm的透明的玻璃箱，在玻璃箱的内壁分别涂刷实施例1-17和对比例1-3中的降雾霾抗裂外墙涂料，控制涂料干燥后的厚度均为20μm，玻璃箱的顶面预留通孔，从通孔将玻璃箱内的空气抽出，再将取样收集的含雾霾空气分别注入上述的玻璃箱内，用橡胶塞密封通孔，含雾霾空气的pm2.5浓度是120μg/m3，然后将玻璃箱置于室外自然光照下，10h后再次测试玻璃箱内pm2.5浓度。
(2)抗裂性能测试：参照jg/t24-2018合成树脂乳液砂壁状建筑涂料中的方法，对实施例1-17和对比例1-3中的外墙涂料的抗裂性能进行测试，在外墙涂料固化3h、24h和72h后，用放大镜观察并测定裂纹总面积，记录在表3中。
表3降雾霾和抗裂性能的测试结果
结合实施例1-17和对比例1-3并结合表3可以看出，实施例1相对于对比例1明显提高了降雾霾效果，而且涂料的抗裂性能也得到了提升，对比例2将活性炭和纳米电气石粉混合后加入外墙涂料，与对比例1相比，降雾霾效果和抗裂性能略有提升，可能是少量纳米电气石粉在混合时进入了活性炭的微孔内，降低了纳米电气石粉团聚的可能性，从而提高了降雾霾效果和抗裂性能；对比例3仅加入纳米电气石粉，降雾霾效果和抗裂性能略差于对比例2，说明纳米电气石粉易团聚，会导致降雾霾效果和抗裂性能下降。
实施例4中纳米电气石粉的粒径为90nm时，降雾霾效果略有下降，而且抗裂性能也有下降，说明纳米电气石粉粒径太大时不易进入活性炭的微孔内；实施例5中纳米电气石粉的粒径为40nm时，降雾霾效果和抗裂性能基本不变，但是纳米电气石粉粒径越小，价格越贵，或导致成本上升；实施例6活性炭的用量减少，降雾霾效果略有下降，而且抗裂性能也有下降，可能是因为部分纳米电气石粉吸附在活性炭表面，易脱落；实施例7中活性炭的用量太多，降雾霾效果和抗裂性能基本不变，会造成成本上升；实施例8采用浸泡的方式使纳米电气石粉负载在活性炭的微孔内，降雾霾效果和抗裂性能下降，说明浸泡的方式负载的纳米电气石粉量较少或者容易脱落。
制备例9-11在纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有有机涂料层后，发现降雾霾效果和抗裂性能大幅提升，说明有机涂料层可以改善活性炭与丙烯酸乳液的界面相容性，而且降低纳米电气石粉脱落的可能性，从而达到良好的降雾霾效果。制备例12的有机涂料层的厚度太薄，降雾霾效果和抗裂性能略有下降，说明有机涂料层的厚度太薄难以起到较好的保护作用；制备例13的有机涂料层太厚，降雾霾效果下降，抗裂性能基本不变，说明有机涂料层太厚可能会影响纳米电气石粉产生负离子吸附空气中带正电的粉尘。
制备例14和制备例16在分别去掉甲基丙烯酸甲酯和戊二酸时，降雾霾效果和抗裂性能略有下降，说明有机涂料层的各个原料是相互配合的，缺一不可，共同形成将活性炭有效包覆的有机涂料层；实施例15和17分别改变甲基丙烯酸甲酯和戊二酸的用量时，降雾霾效果和抗裂性能略有下降，说明有机涂料层的各个原料的配比对降雾霾效果和抗裂性能具有一定的影响，有机涂料层的各个原料的配比是根据原料的特性有选择的设定的。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
1.一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于，所述降雾霾抗裂外墙涂料由包含以下重量份数的原料制成：
丙烯酸乳液100份；
颜料2-10份；
填料35-45份；
消泡剂0.5-1份；
流平剂0.5-1份；
分散剂1-3份；
成膜助剂1-3份；
抗老化剂1-2份；
抗紫外线剂0.5-1份；
水40-80份；
纳米电气石粉改性活性炭0.5-2份，所述纳米电气石粉改性活性炭是将纳米电气石粉负载于活性炭的微孔和表面上得到的。
2.根据权利要求1所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述纳米电气石粉改性活性炭的制备方法如下：将纳米电气石粉分散于水中，得到改性液，将改性液均匀涂覆在活性炭表面，干燥后得到纳米电气石粉改性活性炭。
3.根据权利要求2所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述纳米电气石粉的粒径为50-80nm，所述活性炭的孔径为100-150nm。
4.根据权利要求2所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述纳米电气石粉、水、活性炭的重量比为1：（4-6）：（8-12）。
5.根据权利要求1所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有有机涂料层。
6.根据权利要求5所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述有机涂料层由包含以下重量份数的原料制成：
环氧树脂8-12份；
甲基丙烯酸甲酯4-6份；
戊二酸1-3份；
丁二醇1-2份；
三乙烯四胺0.8-1.5份；
十二烷基磺酸钠0.2-0.4份；
水3-4份。
7.根据权利要求6所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述纳米电气石粉改性活性炭表面包覆有机涂料层的方法如下：将环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、戊二酸、丁二醇、三乙烯四胺、十二烷基磺酸钠、水混合，搅拌均匀，得到有机涂料；将有机涂料均匀喷涂于纳米电气石粉改性活性炭表面，采用流化干燥工艺进行干燥固化，干燥温度为75-85℃，干燥时间为8-10min。
8.根据权利要求6所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料，其特征在于：所述有机涂料层的厚度为20-80μm。
9.权利要求1-8任一项所述的一种降雾霾抗裂外墙涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将丙烯酸乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、成膜助剂加入水中，搅拌均匀，得到混合物；
步骤二，搅拌混合物，在搅拌状态下加入颜料、填料、抗老化剂、抗紫外线剂，搅拌均匀，再加入纳米电气石粉改性活性炭，搅拌均匀，得到降雾霾抗裂外墙涂料。
技术总结