CN101638512B - 一种有机硅氟改性树脂及涂层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结构均匀、表面张力极低、有极佳疏水防污效果，且具有极佳的物理机械性能、耐溶剂性能的改性表面处理剂——硅氟改性树脂，以及利用所述硅氟改性树脂制备防污、易洁的表面改性涂层的方法。所述硅氟改性树脂，由质量配比如下的原料制成：硅树脂0.1～20％，氟树脂0～10％，含羟基丙烯酸树脂0.1～20％，含羟基聚氨酯树脂20～50％，溶剂20～70％。涂层浆料质量配比：硅氟改性树脂100份、固化剂10～40份、促进剂10～40份、溶剂10～200份。涂层用印刷、辊涂、喷涂、刷涂、浸涂等进行施工。本发明硅氟改性树脂及其涂层具有极佳的防污、易洁功能，综合物化性能也较好，可广泛用于家具、汽车内饰及座椅、服装、鞋革、箱包等领域。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种作为表面处理剂的有机硅、氟改性树脂，以及利用有机硅、氟改性树脂制备防污、易洁的表面改性涂层的方法。
(二)背景技术
现有技术中作为用于对塑料、织物、非织造布、木材、金属及陶瓷等的表面进行防污易洁处理的表面处理剂，由于涂抹后形成的涂层表面分散不均、涂层的表面张力极高，使得涂层表面的极易沾染污渍且清理困难。该类表面处理剂形成的涂层还存在耐溶剂性差、易发粘的缺点。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种结构均匀、表面张力极低，且具有极佳的物理机械性能、耐溶剂性能的改性表面处理剂——有机硅、氟改性树脂，以及利用所述有机硅氟改性树脂制备防污、易洁的表面改性涂层的方法。
本发明采用的技术方案是：
一种有机硅、氟改性树脂，由质量配比如下的原料制成：
有机硅树脂 0.1％～20％
氟树脂 0～10％
含羟基丙烯酸树脂(羟基含量0.1～5％) 0.1～20％
含羟基聚氨酯树脂(羟基含量0.1～5％) 20～60％
有机溶剂 20～70％。
有机硅树脂，学名聚硅氧烷树脂；英文名：Silicone resin。有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、 苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。
氟树脂品种繁多，性能优异，已成为当今世界现代工业中许多关键技术不可或缺的材料。氟树脂主要包括聚四氟乙烯(俗称塑料王，PTFE)、热塑性聚偏二氟乙烯(PVDF)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯-乙烯、聚三氟氯乙烯(PTFCE)及聚氟乙烯(PVF)等品种。
优选的，所述有机硅氟改性树脂由质量配比如下的原料制成：
有机硅树脂 0.5％～10％
氟树脂 0～5％
含羟基丙烯酸树脂(羟基含量0.5～3％) 0.5～15％
含羟基聚氨酯树脂(羟基含量0.5～3％) 40～60％
有机溶剂 50～70％。
所述有机硅树脂优选为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和二苯基二氯硅烷反应生成的有机硅树脂，具体可为有机硅树脂TEGO PROTECT 5001等。
所述氟树脂优选为聚三氟偏氯乙烯与含羧基偏二氟氯乙烯共聚体，具体可为氟树脂23-28等。
本发明还涉及利用所述硅氟改性树脂制备表面改性涂层的方法，所述方法包括：
(1)有机硅氟改性树脂制备：将有机硅树脂、氟树脂、含羟基丙烯酸树脂(羟基含量0.1～5％)、含羟基聚氨酯树脂(羟基含量0.1～5％)和溶剂以0.1％～20％、0～10％、0.1～20％、20～60％、20～70％质量配比混合均匀，得到有机硅氟改性树脂(固含量10～40％，粘度：100～5000mPa.s)；
(2)涂层浆料制备：往有机硅氟改性树脂中依次加入固化剂、促进剂和溶剂，混合均匀得到涂层浆料(粘度为50～5000cp)；所述涂层浆料中各原料质量用量如下：有机硅氟改性树脂100份、固化剂5～95份、促进剂5～95份、溶剂5～200份；所述溶剂为下列之一或其中两种以上的混合物：DMF、甲苯、二甲苯、100号溶剂油、150号溶剂油、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲乙酮(MEK)、丙酮、四氢呋喃(THF)；使用上述溶剂，能使涂层浆料获得最佳的施工粘度，保证涂层达到最好的表面效果。
(3)涂层制备：将涂层浆料均匀涂布在需要改性的皮革或织物表面，100℃～180℃干燥，得到表面改性涂层。
本发明氟改性树脂中，具有极低表面张力的硅、氟树脂均匀分布于涂层表面，使表面具有极佳的防污、易洁功能，而极性较强的含羟基丙烯酸树脂、含羟基聚氨酯树脂则与底色层形成较强的键合，保证了涂层间有较好的附着力。
所述固化剂为本领域常规用于皮革或织物表面改性的固化剂，优选为下列之一或其中两种以上的混合物：N-75固化剂、HDI固化剂。
所述促进剂本领域常规用于皮革或织物表面改性的促进剂，优选为下列之一或其中两种以上的混合物：N，N-二甲基苯胺、三乙醇胺、三乙胺、2，4，6-三(二甲胺基)苯酚、苄基二甲胺等。
作为优选的技术方案，所述方法如下：
(1)硅氟改性树脂制备：将有机硅树脂、氟树脂、含羟基丙烯酸树脂(羟基含量0.5％～3％)、含羟基聚氨酯树脂(羟基含量0.5％～3％)和有机溶剂以0.1％～10％、0～5％、0.1～15％、40～60％、50～70％质量配比混合均匀，得到硅氟改性树脂(固含量10～40％，粘度：100～5000mPa.s)； 所述有机硅树脂为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和二苯基二氯硅烷反应生成的聚硅氧烷树脂，所述氟树脂为聚三氟偏氯乙烯与含羧基偏二氟氯乙烯共聚体；所述有机溶剂为乙酸丁酯、150号溶剂油、DMF或甲乙酮；
(2)涂层浆料制备：往有机硅氟改性树脂中依次加入固化剂、促进剂和溶剂，混合均匀得到涂层浆料(粘度为50～5000cp)；所述涂层浆料中各原料质量用量如下：有机硅氟改性树脂100份、固化剂10～40份、促进剂10～40份、溶剂10～200份；所述固化剂为N-75、HDI等，所述促进剂DMP-30(2，4，6-三(二甲胺基)苯酚)等，所述溶剂为乙酸丁酯、150号溶剂油、DMF、MEK等；
(3)涂层制备：将涂层浆料均匀涂布在需要改性的皮革或织物表面，100℃～180℃干燥5s～30min，得到厚度0.001mm～0.1mm的表面改性涂层。
表面涂层干燥后需在室温条件下放置1～7天，这样涂层的综合性能就能达到最佳。
本发明的有益效果主要体现在：(1)以化学方法引入硅、氟树脂使硅、氟树脂在整个涂层表面分散均匀，涂膜的表面张力极低，使涂层表面不易被污染物浸润，从而达到防污、易洁的效果。(2)基础树脂中含有的强极性官能团使表面涂层与基层形成较强的键合力，从而保证涂层之间有较高的附着力，功能涂层不易剥离。(3)网状交联涂膜的形成使涂层具有优异的综合理化性能，在满足防污、易洁功能的同时，也具有极佳的物理机械性能、耐溶剂性和耐化学药品性。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
硅氟改性树脂的配制：道康宁Z-6030硅烷(DOW CORNING)5wt％，氟树脂23-28(Waker)2wt％，丙烯酸树脂YD582-2(远东化工)5wt％，聚氨酯树脂HDBU-6025(上海汇得树脂有限公司)30wt％，二甲苯(文欣)18wt％，MEK(万图明)15wt％，DMF 25wt％；将上述原料按比例混合均匀，得到有机硅氟改性树脂；
涂层浆料的配制(按重量比)：称量100份硅氟改性树脂，慢慢加入25份固化剂HDN-75(汇得)，搅拌均匀，再慢慢加入25份促进剂HDC-01(汇得)，边加边搅拌，直至混合均匀，用乙酸丁酯(文欣)调整粘度至800～1500cp，静置备用；
用100目网纹轮分别对牛皮、PU革、PVC革表面进行印刷处理，150℃干燥3分钟，170℃干燥15秒，涂层厚度1～10μm。
比较例1：
普通聚氨酯表处剂LX-406(罗星化工)用100目网纹轮对牛皮、PU革、PVC革表面进行印刷处理，150℃干燥3分钟，涂层厚度1～10μm。
实施例2：
硅氟改性树脂的配制：有机硅树脂TEGO PROTECT 5001(TEGO)2.6wt％，丙烯酸树脂YD582-2(远东化工)3.4wt％，聚氨酯树脂HDBU-6025(汇得)24wt％，150#溶剂20wt％，乙酸丁酯50wt％，将上述原料按比例混合均匀，得到硅氟改性树脂；
涂层浆料的配制(按重量比)：称量100份硅氟改性树脂，慢慢加入固化剂HDN-75(汇得)20份，搅拌均匀，再慢慢加入促进剂HDC-01(汇得)5份，边加边搅拌，直至混合均匀，用四氢呋喃(文欣)约150份调整粘度至800～1500cp，静置备用；
用60目网辊轮对PVC革表面进行辊涂处理，130℃干燥3分钟，160℃干燥60秒，涂层厚度10～30μm。
比较例2：
普通表处剂LX-699(罗星)用60目网辊轮对PVC革表面进行辊涂处理，130℃干燥3分钟，160℃干燥60秒，涂层厚度10～30μm。
涂层的物理性能比较：
为了比较涂层的防污、清洁效果，分别用圆珠笔、油性记号笔、水性记号笔涂画在皮革及织物涂层表面，再用干布、湿布、酒精对其表面进行清洁，比较污染物的去除效果。
0：污物完全擦不掉
1：能轻微去除污物
2：有较重污痕
3：有轻微污痕
4：有极轻微污痕
5：完全无玷污
检测结果比较表
从以上检测结果可以看出：这种有机硅氟改性树脂及其涂层具有极佳的防污、易洁功能，综合物化性能也较好，可广泛用于家具、汽车内饰及座椅、服装、鞋革、箱包等领域。
Claims (5)
1.一种有机硅氟改性树脂，由质量配比如下的原料制成：
有机硅树脂 0.1％～20％
氟树脂 0～10％
羟基含量0.1～5％的含羟基丙烯酸树脂 0.1～20％
羟基含量0.1～5％的含羟基聚氨酯树脂 20～60％
有机溶剂 20～70％；
所述有机硅树脂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
所述氟树脂为氟树脂23-28。
2.如权利要求1所述的有机硅氟改性树脂，其特征在于所述有机溶剂为下列之一或其中两种以上的混合物：DMF、甲苯、二甲苯、100号溶剂油、150号溶剂油、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲乙酮、丙酮、四氢呋喃。
3.利用权利要求1所述有机硅氟改性树脂制备表面改性涂层的方法，所述方法包括：
(1)有机硅氟改性树脂制备：将有机硅树脂、氟树脂、羟基含量0.1～5％的含羟基丙烯酸树脂、羟基含量0.1～5％的含羟基聚氨酯树脂和有机溶剂以0.1％～20％、0～10％、0.1～20％、20～60％、20～70％质量配比混合均匀，得到有机硅氟改性树脂；所述有机溶剂为下列之一或其中两种以上的混合物：DMF、甲苯、二甲苯、100号溶剂油、150号溶剂油、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲乙酮、丙酮、四氢呋喃；所述有机硅树脂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述氟树脂为氟树脂23-28；
(2)涂层浆料制备：往有机硅氟改性树脂中依次加入固化剂、促进剂和溶剂，混合均匀得到涂层浆料；所述涂层浆料中各原料质量用量如下：有机硅氟改性树脂100份、固化剂5～95份、促进剂5～95份、溶剂5～200份；所述溶剂为下列之一或其中两种以上的混合物：DMF、甲苯、二甲苯、100号溶剂油、150号溶剂油、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲乙酮、丙酮、四氢呋喃；
(3)涂层制备：将涂层浆料均匀涂布在需要改性的皮革或织物表面，100℃～180℃干燥，得到表面改性涂层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述固化剂为下列之一或其中两种以上的混合物：N-75固化剂、HDI固化剂。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述促进剂为下列之一或其中两种以上的混合物：N，N-二甲基苯胺、三乙醇胺、三乙胺、2，4，6-三(二甲胺基)苯酚、苄基二甲胺。
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