本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐候涂料及其制备方法。
背景技术：
1、涂料中的细菌污染影响涂料的质量和使用寿命，细菌可以在涂料表面形成膜层，从而影响涂料的附着力和防水性能，同时还会对涂料中的有机物进行降解和酸化，从而加速涂料的老化，导致涂层脆化和开裂。当涂层表面被水分侵蚀、酸碱等有害物质腐蚀后，原本应该被防腐的表面也会变得容易生锈，涂层也容易出现脱落、龟裂等情况。涂料中使用的聚合物在光、热、氧等作用下，会发生降解等不可逆反应，导致涂层发生变色、发黄、粉化，严重者导致涂层强度降低、开裂、起泡、龟裂和脱落等问题，降低了涂料的保护性能，缩短使用寿命。
2、综上所述，需要合适的改性方法，提升涂料的抗菌性、防腐性、防水性和耐老化性等综合性能，以获得耐候性优异的涂料。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐候涂料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种耐候涂料，包括如下重量份原料：端羟基聚酯树脂45-55份、改性丙烯酸树脂25-35份、防老剂1-2份、填料8-10份、固化剂3-5份、流平剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份；
4、所述填料为炭黑和钛白粉按照1∶1的质量比例配制而成；所述固化剂为氰脲酸三缩水甘油酯；所述流平剂为丙烯酸酯；所述稳定剂为安息香；
5、所述改性丙烯酸树脂，其制备包括如下步骤：
6、步骤a1：将2-乙酰基-4-戊酸乙酯加入二氯甲烷中，开启搅拌，再加入3-氯过氧苯甲酸，在室温下搅拌反应5-6h，即得反应产物1；
7、进一步地，2-乙酰基-4-戊酸乙酯、二氯甲烷和3-氯过氧苯甲酸的用量比为0.1mol∶90-110ml∶0.1mol；
8、步骤a1反应过程中，3-氯过氧苯甲酸将2-乙酰基-4-戊酸乙酯中的碳碳双键氧化成环氧基，得反应产物1；
9、步骤a2：在氮气氛围中，将2-吡啶甲酸、甲醇加入圆底烧瓶中，开启搅拌，升温至40-50℃，加入吡啶和反应产物1，恒温搅拌反应8-10h，即得到反应产物2；
10、进一步地，2-吡啶甲酸、甲醇、吡啶和反应产物1的用量比为0.1mol∶100-120ml∶0.001-0.0012mol∶0.1mol；
11、步骤a2反应过程中，2-吡啶甲酸的羧基与反应产物1的环氧基反应，生成含醇羟基的反应产物2；
12、步骤a3：将反应产物2、氯磷酸二乙酯加入氯仿中，开启回流搅拌，升温至60℃，回流搅拌反应6-7h，减压蒸馏，即得到反应产物3；在氮气氛围中，将反应产物3、亚甲基三苯基膦加入无水四氢呋喃中，在40-50℃下回流搅拌反应3-4h，即得到含烯基的功能单体；
13、进一步地，反应产物2、氯磷酸二乙酯和氯仿的用量比为0.1mol∶0.1mol∶100-110ml；反应产物3、亚甲基三苯基膦和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol∶0.1mol∶130-150ml；
14、步骤a3反应过程中，反应产物2的醇羟基与氯磷酸二乙酯的磷酰氯反应，生成含磷酸酯结构的反应产物3；反应产物3中的酮羰基与亚甲基三苯基膦发生叶立德反应，生成含烯基的功能单体；
15、步骤a4：将丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和功能单体于室温下混合搅拌15-20min，得混合物；再将水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠混合搅拌10-15min得到混合液；将混合液加入混合物中搅拌30-40min，得到预乳化单体；然后将水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠、过硫酸铵加入到反应瓶中，加热到70-80℃，向反应瓶中加入1/3重量的预乳化单体，再恒温反应20min，而后在80-85℃下缓慢滴加剩余的2/3重量的预乳化单体和引发剂溶液，于2h内滴加完毕，再恒温反应1.5h后，冷却至室温，用200目筛过滤，即得到改性丙烯酸树脂；
16、进一步地，丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和功能单体的用量比为145g∶4g∶22g∶4g∶6g∶9g；水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的用量比为70g∶1.8g∶0.8g；水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠、过硫酸铵、预乳化单体和引发剂溶液的用量比为100-110g∶0.35g∶1.2g∶0.4g∶72.6g∶6g；引发剂溶液为将0.5-0.6g过硫酸铵加入到5-6g水中搅拌混合得到，预乳化单体的用量为所用预乳化单体的总重量；
17、步骤a4反应过程中，丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和功能单体在引发剂作用下聚合得到改性丙烯酸树脂；
18、所述防老剂，其制备包括如下步骤：
19、步骤b1：将2-[(4-氨基-1，3，5-三嗪-2-基)硫基]乙酸乙酯、碳酸钾和二甲基亚砜加入烧瓶中得混合液1，再将3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯加入二甲基亚砜中得到混合液2，在0℃冰水浴下，向混合液1中缓慢滴加混合液2，滴加完毕后，升温至40℃，恒温反应8-10h，减压蒸馏，即得到反应产物a；
20、进一步地，2-[(4-氨基-1，3，5-三嗪-2-基)硫基]乙酸乙酯、碳酸钾和二甲基亚砜的用量比为0.1mol∶0.010-0.015mol∶80-90ml；3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、二甲基亚砜的用量比为0.1mol∶55-65ml；
21、步骤b1反应过程中，2-[(4-氨基-1，3，5-三嗪-2-基)硫基]乙酸乙酯的氨基与3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯反应，生成反应产物a；
22、步骤b2：将反应产物a、甲苯加入氢化铝锂的四氢呋喃溶液中，开启搅拌，在室温下搅拌反应2-3h，即得到反应产物b；
23、进一步地，反应产物a、甲苯和氢化铝锂的四氢呋喃溶液的用量比为0.1mol∶85-95ml∶100-110ml，氢化铝锂的四氢呋喃溶液的浓度为1mol/l；
24、步骤b2反应过程中，反应产物a中的酰胺基的碳氧双键、酯基分别被还原成亚甲基和伯醇，得到反应产物b；
25、步骤b3∶将全氟己基乙烯加入二氯甲烷中，开启搅拌，再加入3-氯过氧苯甲酸，在室温下搅拌反应4-5h，即得反应产物c；
26、进一步地，全氟己基乙烯、二氯甲烷和3-氯过氧苯甲酸的用量比为0.1mol∶100-120ml∶0.1mol；
27、步骤b3反应过程中，全氟己基乙烯中的碳碳双键被氧化成环氧基，得反应产物c；
28、步骤b4：将反应产物c、反应产物b加入异丁醇中，开启回流搅拌，升温至90-100℃，恒温回流搅拌反应4-5h，减压蒸馏并干燥，得到防老剂；
29、进一步地，反应产物c、反应产物b和异丁醇的用量比为0.1mol∶0.1mol∶250-300ml；
30、步骤b4反应过程中，反应产物c的环氧基与反应产物b反应开环，生成防老剂；
31、所述耐候涂料，其制备包括如下步骤：
32、将端羟基聚酯树脂、改性丙烯酸树脂、防老剂、填料、固化剂、流平剂和稳定剂加入反应釜中，于150-160℃下搅拌30-40min，而后经挤出机挤出、压片、粉碎、筛分，即得到耐候涂料。
33、本发明的有益效果：本发明公开了一种耐候涂料及其制备方法，包括如下原料：端羟基聚酯树脂、改性丙烯酸树脂、防老剂、填料、固化剂、流平剂和稳定剂。所合成的改性丙烯酸树脂是由丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和功能单体聚合得到的，所制备的功能单体，分子结构中含有吡啶环、酯基、磷酸酯基；吡啶环是具有6个原子的含氮杂环结构，具有较高的电子密度和反亲核性，因此具有亲脂性和亲电性，能与细胞膜和酶等生物分子发生相互作用，从而影响细菌的正常代谢过程，导致细菌死亡，使涂料具有抗菌性；磷酸酯基具有表面活性功能，使涂料和金属表面接触后，会形成一层稳定、坚硬、密实的涂层，增强涂料的附着力，提升涂料的防腐性能；酯基结构与端羟基聚酯树脂结构相似，使改性丙烯酸树脂与端羟基聚酯树脂基体的相容性增加，使涂料更加均匀。
34、所合成的防老剂，其分子中含有三嗪环、硫醚基、受阻酚结构、醇羟基和含氟烷基长链；三嗪环由于分子内氢键构成的螯合环吸收紫外线后，分子内氢键被破坏，形成不稳定的高能离子型化合物，随后释放多余能量恢复到原来的低能稳定状态，从而吸收紫外线，使涂料具有抗紫外线性能；受阻酚结构在氧化反应中与过氧自由基反应，生成氢过氧化物，使氧化反应终止，而硫醚基可以还原分解氢过氧化物，三嗪环、受阻酚结构和硫醚基协同作用，从而使涂料具有优异的耐老化性；醇羟基可与端羟基聚酯树脂、改性丙烯酸树脂中的羟基、羧基等活性基团形成交联网络，提升防老剂在基体中的分散和相容性，避免防老剂迁移失效；含氟烷基长链，具有较强的疏水性和较低的表面能，使涂层的防水性能得到提升。综上所述，本发明通过提升涂料的抗菌性、防腐性、耐老化性和防水性，获得了耐候性能优异的涂料。
1.一种耐候涂料，其特征在于：包括如下重量份原料：端羟基聚酯树脂45-55份、改性丙烯酸树脂25-35份、防老剂1-2份、填料8-10份、固化剂3-5份、流平剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份；
2.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：所述填料为炭黑和钛白粉按照1∶1的质量比例配制而成，所述固化剂为氰脲酸三缩水甘油酯，所述流平剂为丙烯酸酯，所述稳定剂为安息香。
3.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：所述防老剂，其制备包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤a1中，2-乙酰基-4-戊酸乙酯、二氯甲烷和3-氯过氧苯甲酸的用量比为0.1mol：90-110ml：0.1mol。
5.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤a2中，2-吡啶甲酸、甲醇、吡啶和反应产物1的用量比为0.1mol∶100-120ml∶0.001-0.0012mol∶0.1mol。
6.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤a3中，反应产物2、氯磷酸二乙酯和氯仿的用量比为0.1mol∶0.1mol∶100-110ml；反应产物3、亚甲基三苯基膦和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol∶0.1mol∶130-150ml。
7.根据权利要求1所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤a4中，丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和功能单体的用量比为145g∶4g∶22g∶4g∶6g∶9g；水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的用量比为70g∶1.8g∶0.8g；水、十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠、过硫酸铵、预乳化单体和引发剂溶液的用量比为100-110g∶0.35g∶1.2g∶0.4g∶72.6g∶6g；引发剂溶液为将0.5-0.6g过硫酸铵加入到5-6g水中搅拌混合得到，预乳化单体的用量为所用预乳化单体的总重量。
8.根据权利要求3所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤b1中，2-[(4-氨基-1，3，5-三嗪-2-基)硫基]乙酸乙酯、碳酸钾和二甲基亚砜的用量比为0.1mol∶0.010-0.015mol∶80-90ml；3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、二甲基亚砜的用量比为0.1mol∶55-65ml；步骤b2中，反应产物a、甲苯和氢化铝锂的四氢呋喃溶液的用量比为0.1mol∶85-95ml∶100-110ml，氢化铝锂的四氢呋喃溶液的浓度为1mol/l。
9.根据权利要求3所述的一种耐候涂料，其特征在于：步骤b3中，全氟己基乙烯、二氯甲烷和3-氯过氧苯甲酸的用量比为0.1mol∶100-120ml∶0.1mol；步骤b4中，反应产物c、反应产物b和异丁醇的用量比为0.1mol∶0.1mol∶250-300ml。
10.根据权利要求1所述的一种耐候涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
