0 引言

随着建筑物向高层化发展，外墙的装饰面正不断地发生变化。外墙瓷砖在使用过程中存在安全隐患，现已被有关部门明令禁止。外墙仿砖涂料以其美观、安全、易翻新等特点正在逐步取代瓷砖。硅丙乳液具有良好的耐温变性、耐候性、耐水性、硬度等优点，是一种高性能外墙涂料用乳液，在建筑和装饰等领域应用广泛。本文研制出一种抗紫外线的硅丙乳液，并将其应用到外墙仿砖涂料中，使外墙仿砖涂料的抗紫外线能力更强，耐老化时间更长。
 

1 实验部分

1.1 原料及仪器

主要原料：甲基丙烯酸甲酯（MMA）；丙烯酸丁酯（BA）；丙烯酸（AA）；2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮；滑石粉；碳酸钙；钛白粉；沙子；丙二醇；缔合型增稠剂；羟乙基纤维素；消泡剂；润湿剂；流平剂；分散剂。

主要仪器：QZM 型锥形磨；JJ-1 型精密增力电动搅拌器；5003 型电子天平；79-3 型恒温磁力搅拌器；101-2A 型电热鼓风干燥箱；SPF-290S 型防晒指数（SPF）测量仪。

1.2 抗紫外线硅丙乳液的合成工艺

在250 mL 的四口烧瓶中进行聚合反应，整个装置带有冷凝管、滴加装置、电动搅拌棒和自动控温水浴锅。先将复合乳化剂溶于水并分成两份，一份放在四口烧瓶中搅拌待用，另一份与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮混合单体制得预乳液；再将1/3 的引发剂、1/10 的预乳液同时加入四口烧瓶中，温度控制为80℃，引发聚合制备种子乳液；待反应进行1 h 后，种子乳液开始变蓝，再在3~4 h 内滴加完剩余的预乳液和引发剂，滴完后继续反应1 h，停止加热和搅拌；降温至60℃进行后消除处理，0.5 h 后，降至室温，用1∶1 的氨水调节pH 至7.0 左右，过滤，出料。
1.3 外墙仿砖涂料的制备工艺

（1） 将增稠剂溶于水，加热搅拌溶解成黏稠状，加入部分消泡剂。

（2） 将称量好的滑石粉、碳酸钙、二氧化钛和颜料于分散下加入增稠剂溶液中。

（3） 分散均匀后转入研磨机中研磨。

（4） 细度达到标准后，按照一定的次序加入适量的成膜助剂、丙二醇、润湿剂、消泡剂和流平剂。
（5） 在搅拌器下搅拌均匀，边搅拌边加入乳液和沙子，控制好搅拌速度。

（6） 搅拌均匀后，调黏度，包装。

1.4 性能检测

1.4.1 耐水性检测

将乳液涂覆在玻璃板上，在60℃烘箱中干燥成膜，取出冷却至室温后，放入自来水中浸泡，观察其变色、起泡和脱落时间。

1.4.2 SPF 测试

采用SPF-290S 型防晒指数分析仪测定抗紫外线硅丙乳液的防晒指数。

1.4.3 外墙仿砖涂料性能检测

根据JG/T 24—2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》标准检测所制外墙仿砖涂料的相关性能。
 

2 结果与讨论

2.1 2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮对硅丙乳液和外墙涂料抗紫外线的影响

2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮是一种紫外线吸收剂，因其结构中苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间形成了分子内氢键螯合环，当吸收紫外线能量后，分子发生热振动，氢键被破坏，螯合环被打开，这样就能将有害的紫外线转变成无害的热能释放出来（图1）。

2.2 2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮用量对硅丙乳液耐水性的影响

在乳液固含量、软硬单体配比和引发剂用量等不变的情况下，调整2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮用量占总单体含量分别为0、1%、2%、3%、4%、5%和6% 合成乳液，检测其耐水性，结果见表1。
由表1 可见：2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮的用量在3% 以下时，乳液浸水720 min 无异常；随着其用量增大，乳液的耐水性变差；其用量为6% 时，水浸泡不到10 min 乳液就变白。分析原因是：2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮中含有亲水性的羟基，其用量越多，乳液的耐水性就越差。为了不影响耐水性，2- 羟基-4- 丙烯氧基二苯甲酮用量以3% 为宜。