CN103965729A

CN103965729A - 一种疏水防潮涂料的制备方法

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Publication number: CN103965729A
Application number: CN201410204648.0A
Authority: CN
Inventors: 罗仲宽; 王芳; 逄艳; 陈普奇; 余斌; 洪英蕊
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明公开了一种疏水防潮涂料的制备方法，包括以下步骤：取5～10质量份有机氟单体和0.05～0.3质量份引发剂溶于有机溶剂中，混合获得混合液；加热所述混合液至50～80℃，加入0.1～0.3质量份功能单体、6～10质量份软单体和10～15质量份硬单体继续反应，获得所述疏水防潮涂料。本发明克服了一般疏水涂料制备技术复杂、对基材有特定要求的缺点，所制备的涂料采用常规的刷涂方法即可运用于多种基材上得到超疏水效果，将其用于电子元器件上可提高防水等级。

Description

一种疏水防潮涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及精细化工领域，具体涉及涂料领域，尤其涉及一种疏水防潮涂料的制备方法。

背景技术

近些年来，疏水材料的特殊性质引起了人们极大的关注，如自清洁、疏水、防污等特性，这些独特性能在许多方面具有良好的应用前景。将疏水材料应用于高层建筑的玻璃幕墙，可降低建筑的清洗频率，降低管理成本的同时避免了高空作业带来的危险；应用于轮船的外壳和燃料储备箱上，可以达到防污、防腐的效果；应用于精密电子元器件上，可有效降低电子器件被空气腐蚀的速率，延长电子元器件使用寿命的同时还能减小资源浪费。

国内外关于疏水涂层的研究非常活跃，主要制备方法包括模板法、刻蚀法、化学气相沉积法、电化学方法、电纺技术、相分离法、溶液聚合法等。现有技术中制备疏水涂层材料的方法工艺条件苛刻，且所制得涂层材料疏水防潮性能差，与基材表面之间粘接力弱，耐摩擦、耐洗涤性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺简单、易于控制的疏水防潮涂料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是提供一种疏水防潮涂料的制备方法，包括以下步骤：取5～10质量份有机氟单体和0.05～0.3质量份引发剂溶于有机溶剂中，获得混合液；

加热所述混合液至50～80℃，加入0.1～0.3质量份功能单体、6～10质量份软单体和10～15质量份硬单体继续反应，获得所述疏水防潮涂料。

本发明采用自由基聚合法，以单体和适量的引发剂溶于溶剂中，在溶液状态下进行聚合反应。与现有技术相比，本发明方法聚合体系粘度较低，易于混合和散热，实际生产和操作也都较容易控制，克服了一般制备疏水涂料方法中成本高昂、技术复杂、不宜大面积使用的缺点。所制备的疏水防潮涂料固化干燥制成涂层后具有优良的耐候性和耐腐蚀性，同时也具有很好的疏水性能和优良的防潮性能。

附图说明

图1是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料用于玻璃上的实际效果图；

图2是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料用于瓷砖上的实际效果图；

图3是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料用于不锈钢片上的实际效果图；

图4是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料用于滤纸上的实际效果图；

图5是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料用于建筑木板上的实际效果图；

图6是本发明实施例2所制备疏水防潮涂料固化后的扫描电镜图；

图7是本发明实施例1所制备疏水防潮涂料应用于手机上的实际防水效果示意图；

图8是本发明实验例4滚动角测试过程中不同时间状态图；

图9是不同含量纳米二氧化硅与所制备复合涂层的接触角的关系曲线图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种疏水防潮涂料的制备方法，包括以下步骤：

取5～10质量份有机氟单体和0.05～0.3质量份引发剂溶于有机溶剂中，获得混合液；加热混合液至50～80℃，加入0.1～0.3质量份功能单体、6～10质量份软单体和10～15质量份硬单体继续反应，获得所述疏水防潮涂料。

有机溶剂可选自甲基异丁基甲酮(MIBK)、四氢呋喃或丙酮中的至少一种，优选溶解性较好的甲基异丁基甲酮。有机氟单体为丙烯酸酯类有机氟单体，包括甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)和甲基丙烯酸六氟丁酯等，优先选择甲基丙烯酸十二氟庚酯。引发剂为受热分解出自由基的化合物，如偶氮二异庚腈(AIBN)或偶氮二异丁腈，优选偶氮二异丁腈为热引发剂。

软单体、硬单体和功能单体为丙烯酸酯类单体，优选的组合是：软单体为丙烯酸丁酯(BA)，硬单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)，功能单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)。

更具体地，在制备过程中可先取部分有机溶剂、丙烯酸类软硬单体、功能单体和引发剂于反应釜中，加热搅拌，待混合液升温至60℃时，再缓慢滴加剩余部分氟单体、丙烯酸类软硬单体和溶剂的混合液，时间控制在2h左右，同时升温至80℃，滴加完毕后反应2h，补加少量引发剂，再反应2h后，再次补加剩余引发剂，最后反应2h即可。

进一步地，可以按照溶剂与疏水防潮涂料质量比1:1进行稀释，再掺杂无机纳米粒子于所制备疏水防潮涂料中。无机纳米粒子可以为纳米SiO₂粒子，包括14nm SiO₂粒子和/或50nm SiO₂粒子，优选掺杂50nm SiO₂粒子。其中，SiO₂粒子占稀释后涂料的质量分数为0％～25％。本实施例中，先将SiO₂粒子加入已稀释涂料中，以300r/min的速率机械搅拌30min再于20kHz频率条件下超声30min得到改进的疏水防潮涂料。SiO₂粒子与所制备氟改性丙烯酸树脂材料相互作用可构建粗糙表面进一步提高疏水性能，疏水角大于150°。本发明涂料适用范围广，基材可以为滤纸、玻璃片、不锈钢、建筑瓷砖和木板，优选不锈钢和玻璃，在基材上刷涂所述涂料，自然干燥固化即可获得优异的疏水防潮性能。

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

取5g溶剂(MIBK)、1.5g硬单体(MMA)、0.6g功能单体(HEMA)、1g软单体(BA)和0.1g引发剂(AIBN)于反应釜中，升温至60℃，将35g溶剂(MIBK)、12.5g硬单体(MMA)、8.4g软单体(BA)、0.1g引发剂(AIBN)和6.0g氟单体(DFMA)进行混合并均匀滴加于反应釜中，升温至80℃，滴加时间控制在2h左右。滴加完毕后反应2h，补加0.05g引发剂和5g溶剂，再反应2h后，再次0.05g引发剂和5g溶剂，最后反应2h获得产物氟改性丙烯酸树脂，即疏水防潮涂料。其结构式如下所示：

其中，x、y、z、m和w＝1,2,3,4,5……

实验测得本实施例所制备疏水防潮涂料固化干燥后与水的接触角为108.57°，与玻璃基底的附着力为0级，吸水率和水蒸气透过率分别为8.21％和19.51g/m²24h，表面能低于30N/m。

实施例2

取实施例1中所制备疏水防潮涂料，加入等质量溶剂(MIBK)进行稀释。

称取6g平均粒径为50nm的SiO₂粒子搅拌30min后再超声30min得到疏水防潮涂料均匀混合液。其中SiO₂粒子质量与稀释后涂料的质量比为0.2。

实施例3：

其他条件同实施例2，仅改变所加入50nm SiO₂粒子与稀释后涂料的质量比为0.05。

实施例4：

其他条件同实施例2，仅改变所加入50nm SiO₂粒子与稀释后涂料的质量比为0.10。

实施例5：

其他条件同实施例2，仅改变所加入50nm SiO₂粒子与稀释后涂料的质量比为0.15。

实施例6：

其他条件同实施例2，仅改变所加入50nm SiO₂粒子的量为与稀释后涂料的质量比为0.25。

[实验例1]不同基材对涂料疏水性能的影响

为了评估所制备涂料能否适用于不同的基材，选取实施例1中所制备疏水防潮涂料，分别以建筑瓷砖、木板、滤纸、玻璃片和不锈钢为实验基底，实验测试结果如图1～5所示，可以看出，所制备的疏水防潮涂料在上述5种基材表面均能形成疏水结构。

[实验例2]扫描电镜观察

为了评估所制备涂层表面粗糙度的大小，选取实施例1中所制备疏水防潮涂料，将其刷涂于硅片上，在5kV条件下测得的涂料的扫描电镜图如图6所示。该图显示涂层表面呈现高粗糙结构。

[实验例3]防水性能测试

选取实施例1中所制备疏水防潮涂料，将其均匀喷涂于三星S5292手机上(厚度约为5um)，固化干燥后将镀有涂层的手机置于水中。如图7所示，手机放入水中后仍然可以正常使用，其防水等级可以达到IP8级。

[实验例4]实际疏水效果测试

选取以上实施例1中所制备的涂料，将其均匀刷涂于不锈钢片上，常温固化24h。使基底的倾斜角为5°，水滴从零高度落于基底表面后没有停止而是直接滑落至底部，滚动过程第0s，0.5s，1.0s的水滴状态如图8所示。

[实验例5]硬度及附着力测试

用刀片在基材图层上划1mm*1mm的方格，然后用胶带粘在划有方格的涂层上，5分钟后，开始在0.5-1.0s内平稳地撕离胶粘带，观察涂层表面。

表1是不同质量分数纳米二氧化硅所制备的涂层对应的硬度和附着力。

综上所述，本发明所制备疏水防潮涂料具有良好的疏水防潮效果，滚动角小于5°，水接触角随着所添加纳米SiO₂颗粒含量的增加而提高，当纳米SiO₂颗粒含量为25％时，所制备涂料的水接触角可达152°。同时，该涂料的硬度及附着力等级也完全满足实际使用要求，可应用于玻璃、建筑瓷砖、金属钢片、滤纸、木板等不同基底材料上，使用范围广泛，尤其可应用于电子元气器上作为防水涂层。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取5～10质量份有机氟单体和0.05～0.3质量份引发剂溶于有机溶剂中，获得混合液；

2.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述疏水防潮涂料中掺杂5～10质量份纳米SiO₂。

3.如权利要求2所述的疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述纳米SiO₂为平均粒径14nm的SiO₂粒子和/或50nm的SiO₂粒子。

4.如权利要求2或3所述的疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述掺杂5～10质量份纳米SiO₂的步骤是加入纳米SiO₂再以300r/min的速率搅拌30min，20kHz频率超声30min。

5.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲基异丁基甲酮、四氢呋喃或丙酮。

6.如权利要求1或5所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂总用量为30～100质量份。

7.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述有机氟单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸六氟丁酯。

8.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异庚腈或偶氮二异丁腈。

9.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，所述软单体为丙烯酸丁酯，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯，所述功能单体为甲基丙烯酸羟乙酯。

10.如权利要求1所述疏水防潮涂料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：先取部分有机溶剂、软单体、硬单体、功能单体和引发剂于反应釜中，加热搅拌，待混合液升温至60℃时，再缓慢滴加剩余部分氟单体、丙烯酸类软硬单体和溶剂的混合液，时间控制在2h左右，同时升温至80℃，滴加完毕后反应2h，补加少量引发剂，再反应2h后，再次补加剩余引发剂，最后反应2h。