OP-10 0.6 ~ 1.3 g

十二烷基磺酸钠 0.1 ~ 0.3 g

聚乙烯醇 0.1 ~ 0.2 g

过硫酸铵 0.1 ~ 0.2 g

碳酸氢钠 0.1 ~ 0.2 g

去离子水 39 ~ 45 g

将OP-10、十二烷基磺酸钠溶解于一定量水中，再加入全部单体，迅速搅拌，乳化均匀，通氮气20 min，得到预乳化剂，备用。将聚乙烯醇水溶液和适量的过硫酸铵、缓冲剂的水溶液加入三口烧瓶内，搅拌升温至75 ~ 80 °C；加入部分预乳化剂，控制反应温度在80 °C 左右，保温至液体呈现蓝光；在慢速搅拌下，缓慢滴加余下的预乳化液和过硫酸铵溶液；全部加完后，再升温至85 ~ 88 °C，保温至无单体回流为止；降温至40 °C 左右，用碳酸氢钠调节pH 至弱碱性即可溶解。

2. 2. 2 未加纳米SiO2 乳胶漆的配制

2. 2. 2. 1 A 组分的配制

A 组分的配方如下：

去离子水 24.5 g

纤维素250HBR 或451F 0.05 g

膨润土SB-1 0.5 g

分散剂DP40 0.4 g

润湿剂Nc(10%) 1 g

消泡剂R6 001 0.1 g

乙二醇 2 g

亚硝酸钠 0.1 g

防霉剂 适量

氨水 调节pH = 8

将一定量水加至500 mL 容器，强力搅拌机搅拌，然后缓慢加入纤维素，约4 min 后再缓慢加入膨润土；略微提高转速，依次加入分散剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂等助剂，后调节pH，搅拌20 ~ 40 min，备用。
2. 2. 2. 2 B 组分的配制

B 组分配方如下：

金红石钛白粉575 15 g

煅烧高岭土 5 g

滑石粉(800 目) 5 g

超细重钙(800 目) 10 g

沉淀硫酸钡 8 g

待A 组分充分分散后，加入B 组分，提高转速，搅出漩涡，分散时间0.5 ~ 1.0 h；然后过滤，关闭分散机，将B 组分用过滤网过滤。

2. 2. 2. 3 C 组分的配制

C 组分的配方如下：

乳液2550 23 g

Texanol(醇酯十二) 1.7 g

乙二醇 1.9 g

去离子水 1 g

氨水 调节pH = 8

消泡剂R6001 适量

增稠剂430# 适量

流平剂2020 适量

开启分散机，将过滤好的B 组分在慢速下搅拌，加入一定量消泡剂，然后加入乳液，再缓慢滴加成膜助剂。加入去离子水稀释，调节pH 至8 ~ 9。后，加入适量的增稠剂和流平剂，将漆调节到所需的黏度。
2. 2. 3 含纳米SiO2 外墙乳胶漆的配制

2. 2. 3. 1 A 组分的配制

实验配方与制备方法同2. 2. 2. 1。

2. 2. 3. 2 B 组分的配制

在2. 2. 2. 2 部分B 组分的配方基础上，另加纳米SiO2 0.3 ~ 1.0 g。配制时，待A 组分全部分散完后，先将一定量的纳米SiO2 加入A 组分浆料中，高速分散，转速>1 500 r/min，分散30 min 后，加入剩下的颜填料，降低转速，继续分散40 min 左右。

2. 2. 3. 3 C 组分的配制

实验配方、配制方法按2. 2. 2. 3。

2. 3 性能测定

流平性按GB/T 1750–1979 测试，对比率按GB/T9270–1988 测试，耐洗刷性按GB/T 9266–1998 测试，耐碱性按 GB/T 9265–1988 测试，耐老化性按GB/T9757–2001 测试。
 

3 结果与讨论

3. 1 纳米SiO2 对涂料耐老化性的影响

耐老化性能是涂料的一项重要指标。紫外线波长越短，能量越强，对涂料的危害越大。测试表明，纳米SiO2 具有很强的吸收紫外、反射红外的特性：对波长400 nm 以内的紫外光，吸收率达70%以上；对波长800 nm 以内的红外线，反射率也达70%以上。这是因为纳米SiO2 颗粒的比表面积非常大，因此含有许多介孔，使得纳米SiO2 颗粒具有更多的界面反射性能。纳米SiO2 添加到涂料中，可以显著提高涂料的耐老化性能，使涂层寿命比一般涂料涂层提高50%或1 倍以上[4]。由于纳米SiO2 是优良的抗老化剂，因此它可以提高涂膜的耐候性。纳米SiO2 分子呈三维硅石结构，可与树脂的某些基团发生键合，从而大大改善材料的热稳定性和化学稳定性；又因其表面配位不足，表现出极强的活性，可以对颜料等色素粒子起吸附作用，能够紧紧包裹色素粒子表面，形成屏蔽作用，大大降低由于紫外光的照射而造成色素的衰减，减少涂膜的“粉化”现象[5]。本文实验表明，纳米SiO2 的添加量以0.3 ~ 1.0 g为佳，添加了纳米SiO2 的涂料，其涂膜耐老化时间从未添加纳米SiO2 时的500 h 提高到1 000 h。
3. 2 影响纳米SiO2 在涂料中分散性的因素

纳米SiO2 添加到涂料中，颜填料与纳米粒子及纳米粒子之间存在范德华力，涂料的细微粒子相互聚集，需将它们分散开来。在分散过程中，一般采用转速大于4 000 r/min 的高速分散机，并单分散30 min 以上，以提高纳米粒子的分散度，使其粒子不产生团聚，从而充分发挥其对涂料的改性作用。一般只存在颜填料分散不足的问题，如果分散过度，部分纳米分子的结构被破坏，也不能充分发挥其作用[6]。同时，分散剂的用量需得当，这样才能对涂料体系产生良好的分散润湿作用；用量过多或者过少，不仅达不到分散的效果，使颜填料絮凝，而且会提高涂料的黏度，给施工造成不便。对于不同的分散剂品种，要选择各自的佳用量范围，以使涂料的黏度低。本文选择DP40 为分散剂，其佳用量为0.4 g。

3. 3 影响纳米涂料稳定性的因素

纳米浆料的稳定性受纳米粒子本身性质(如表面吸附、等电点等)的影响，同时也与分散剂的分子量、种类和数量有密切关系。所研究的纳米粒子的等电点在pH = 5 ~ 9 之间。聚乙烯醇分散在碱性条件下(pH >8)，可全部解离出聚丙烯酸根离子，它的长链被纳米材料的表面所吸附(纳米粒子的比表面积极大)，起到静电位阻稳定作用。实验证明，pH = 8 ~ 12 为制备纳米湿浆的合适范围，经过一个星期后，处在这个范围的纳米湿浆几乎没有沉降。
3. 4 加入纳米SiO2 前后涂膜性能对比

在外墙乳胶漆中加入纳米SiO2 前后的性能检测结果对比见表1。

表1 加入纳米SiO2 前后涂层性能的对比