CN104694002A - 一种自清洁清漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清洁清漆及其制备方法，本发明所述自清洁漆包括：0.5-20重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01-0.3重量份的非离子型表面活性剂、0.01-0.3重量份的金属催化剂、10-90重量份的醇类溶剂和10-50重量份的水；本发明的清洁清漆具有稳定、持久和对面漆无伤害的特点。

Description

一种自清洁清漆及其制备方法

技术领域

本专利涉及一种清漆，具体地，涉及一种自清洁清漆及其制备方法。

背景技术

众所周知，卷材涂料由于其成本和性能的优势在活动板房，建筑幕墙，房屋顶，工业钢结构等上有很广的应用。但是其表面污染导致的色差和沾污问题一直是困扰使用方，为了维持其较好的外观，定期的清洗是难以避免的，而这势必导致较高的使用成本。

为了避免以上的问题，研究者提出了自清洁的概念，其目的是通过特殊的设计和添加剂实现卷材涂料在自然环境中可以维持洁净的表面和外观。常见的自清洁技术有超疏水性、超亲水性和特殊浸润性。超疏水性是利用水在疏水涂料表面具有较大的接触角，形成水滴形状，通过其滚动带走表面的污染物，通常在涂料中添加氟改或者其他化合物使涂料在其涂装后涂膜具有极高的疏水性，其缺点为涂膜经过一定时间的室外暴露，疏水性会渐渐降低，影响其的耐污染效果；超亲水性通常采用双组份，该方法的实施采用在面漆涂装前将添加剂与面漆以一定比例混合并涂装，利用添加剂水解形成亲水表面。其中常见是在涂料中添加硅醇助剂，涂装后涂膜具有亲水性，达到自清洁效果，但是其缺点为添加后涂装后的稳定性不佳，改成双组份后又容易造成涂装作业困难的问题，另外涂装后的涂膜需要经过一定时间才会达到比较满意的亲水效果；或者在涂料中添加钛白等光触媒物质，通过光催化使涂膜具有微粉化的自清洁效果，但是该方法的缺点也是显而易见的，一是光催化会使本身涂料粉化造成涂膜外观不佳，二是实际涂装物在日照不强或者背光的地点难以发挥功能。因此需要提供一种使用方便、自清洁功能持久稳定的自清洁清漆。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种稳定、持久的且无伤害的自清洁清漆。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种自清洁清漆，包括：0.5-20重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01-0.3重量份的非离子型表面活性剂、0.01-0.3重量份的金属催化剂、10-90重量份的醇类溶剂和10-50重量份的水；

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

式(Ⅰ)：

R¹、R²、R³和R⁴选自碳原子个数在8以下的烷基，优选为CH₃-或CH₃-CH₂；

其中R¹、R²、R³和R⁴可以相同或不同。

其中n为缩合度，n＝1-20。

所述有机硅化合物的水解产物是指有机硅化合物通过一般的加水分解，R¹、R²、R³和R⁴中的一个或多个被水中的-H置换，生成式(I)的水解物和R-OH。

所述有机硅化合物的水解产物在非离子型表面活性剂存在的条件下稳定地分散于水和醇类的分散溶液中。

优选地，所述的自清洁清漆包括1-10重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01-0.3重量份的非离子型表面活性剂、0.01-0.3重量份的金属催化剂、30-40重量份的醇类溶剂和20-50重量份的水。

所述有机硅化合物的缩合度与自清洁清漆的外观和粘度有关，n＝1-20，在超过20的情况下，由于所述有机硅化合物的水解产物的粒子增大会出现白浊的情况。优选地，n＝5-15。

所述醇类溶剂为含有1-8个碳原子的醇类。优选地，所述醇类溶剂为含有2-5个碳原子醇类。更优选地，所述醇类溶剂选自下列物质的一种或多种：乙醇、异丙醇、丙醇、正丁醇、仲丁醇和异丁醇。

所述表面活性剂的亲水亲油平衡值将影响最后产品的成膜性能和物理性能，优选地，所述非离子型表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB＝10-15；更优选地HLB＝11-14，所述非离子型表面活性剂选自下列物质的一种或多种：烷基醇聚氧烯醚，比如聚氧乙烯十二碳醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯十六碳醇醚、聚氧丙烯聚氧乙烯十二碳醇醚、聚氧丙烯十二碳醇醚和聚氧丙烯十六碳醇醚。

所述金属催化剂为能与硅醇基相互作用的金属螯合剂，如铝螯合剂、钛螯合剂或锆螯合剂等，优选为铝系列的螯合剂；可选自下列物质中的一种或多种，羧酸铝、聚羧酸铝、聚多元磷酸铝、聚磷酸钛和聚羧酸锆。

本发明还包括上述自清洁清漆的制备方法，其方法为：将有机硅化合物的水解产物、非离子型表面活性剂、金属催化剂、醇类溶剂和水按比例混合，搅拌均匀后即制自清洁清漆。

本发明还包括上述自清洁清漆的喷涂方法，即采用三涂三烘法喷涂或辊涂，具体步骤包括：

1)喷涂或辊涂底漆，烘烤，烘烤后冷却；

2)喷涂或辊涂面漆，烘烤，烘烤后冷却；

3)喷涂或辊涂所述自清洁清漆，烘烤。

其中自清洁清漆涂装条件：干膜为20-120mg/m²，烘烤温度为80-150℃，烘烤时间为5-15秒。优选的，自清洁清漆的涂装条件：干膜为40-80mg/m²，烘烤条件100-120℃，烘烤时间8-12秒。

底漆和面漆为市面上可以获得的用于卷材喷涂或辊涂的产品，二者的涂装条件参考相应的产品使用说明书。优选地，面漆为聚酯、高性能聚酯、硅改聚酯或氟碳体系。

涂装设备可以为新的涂装设备或前处理设备进行涂装，在不增加设备成本的情况下，优选通过前处理设备涂装，所述新的涂装设备为三涂三烘生产线。

通过三涂三烘的喷涂或辊涂工艺，在卷材上依次喷涂或辊涂底漆、面漆和自清洁清漆，以形成底漆-面漆-清漆三层结构，其中自清洁清漆位于卷材的最外层。

本发明还包括自清洁清漆在制备自清洁卷材中的应用，以获得具有自清洁功能的卷材。

本发明的有益效果如下：

本发明的自清洁清漆能够实现稳定、持久的自清洁性能，同时本发明的自清洁清漆不损害原面漆的性能。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：自清洁清漆制备

10重量份的有机硅化合物的水解产物、0.3重量份的聚氧乙烯脂肪醇醚、0.01重量份的聚羧酸铝、10重量份的乙醇和50重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

式(Ⅰ)

其中R¹、R²、R³和R⁴为CH₃-；

其中n＝1。

实施例2：自清洁清漆制备

15重量份的有机硅化合物的水解产物、0.3重量份的聚氧乙烯脂肪醇醚、0.01重量份的聚多元磷酸铝、10重量份的异丙醇和50重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

其中R¹、R²和R⁴为CH₃-CH₂-，R³为CH₃-；

其中n＝3。

实施例3：自清洁清漆制备

8重量份的有机硅化合物的水解产物、0.02重量份的聚氧乙烯脂肪醇醚、0.04重量份的钛酸酯、10重量份的乙醇和60重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

R¹、R²、R³和R⁴为CH₃-；

其中n＝8。

实施例4：自清洁清漆制备

3重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01重量份的聚氧乙烯十二碳醇醚、0.3重量份的聚磷酸钛、90重量份的异丙醇、10重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

其中R¹、R²、R³和R⁴为CH₃-；

其中n＝5。

实施例5：自清洁清漆制备

6重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01重量份的聚氧乙烯十六碳醇醚、0.3重量份的聚羧酸锆、90重量份的戊醇和10重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

其中R¹和R⁴为CH₃-，R²和R³为CH₃CH₂-；

其中n＝15。

实施例6：自清洁清漆制备

0.5重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01重量份的聚氧丙烯十二碳醇醚、0.3重量份的聚羧酸铝、90重量份的戊醇、10重量份的水。

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

其中R¹、R²、R³和R⁴为CH₃-；

其中n＝20。

实施例7：自清洁性能评估

测试方法1：耐炭黑污染实验：

选用DEGUSSA高色素炭黑FW 200按5％wt的浓度与蒸馏水配制成悬浊液，高速分散5分钟后备用，选取0.5m²尺寸的测试板，测试其色像作为空白样比对。将配置好的炭黑分散液置硬质塑料杯中，并迅速倒扣在测试样板上，放置于60℃烘箱一小时，取出并冷却至室温，然后用自来水清洗板面，并用软毛刷清洗大约70下之后，将测试样板置于自然通风环境表干，并测试色差，该色差与空白样之差为耐炭黑污染性的指标.色差越大，说明自清洁性能越差，一般认为色差小于0.5为具有较好的自清洁性能，但对于氟碳面漆，色差一般为小于1.0。

测试方法2：水接触角

水接触角用于评估水与漆膜表面的润湿程度，其表征为水滴与漆膜接触处切线与漆膜的角度，水接触角越大说明水对漆膜表面的润性较差，水接触角越小说明水对漆膜表面的润湿性越好。对于自清洁涂料，水接触角一般为30-40度为宜，高于此数值，水不易在其表面形成连续的水膜，难以得到连续冲洗的效果，低于此树脂，水容易在涂料表面形成渗透，导致发霉等不良后果。水接触角一般采用接触角测试仪，测试条件为4μL，停留时间20s。

测试方法3：自清洁清漆清洁性能测试

对照卷材采用二涂二烘的方法，即在卷材上面喷涂底漆，然后喷涂面漆，底漆和面漆喷涂方法参见商品说明书。

测试卷材采用三涂三烘的方法，即在卷材上面喷涂与对照卷材相同的底漆和面漆，然后再喷涂自清洁清漆，其中底漆和面漆喷涂方法参见商品说明书，清漆的喷涂采用本发明所描述的喷涂方法，即自清洁清漆的涂装条件为20-120mg/m²，烘烤条件80-150℃，烘烤时间5-15秒。

表1：各对照卷材和测试卷材所使用的底漆、面漆和清漆

	底漆	面漆	清漆
				对照卷材1	聚酯底漆	聚酯面漆
对照卷材2	聚酯底漆	氟碳面漆
				测试卷材1	聚酯底漆	聚酯面漆	实施例1
测试卷材2	聚酯底漆	聚酯面漆	实施例2
				测试卷材3	聚酯底漆	氟碳面漆	实施例3
测试卷材4	聚酯底漆	氟碳面漆	实施例4
				测试卷材5	聚酯底漆	聚酯面漆	实施例5
测试卷材6	聚酯底漆	聚酯面漆	实施例6

所述聚酯底漆采用立邦涂料SUPERCOAT P-530聚酯底漆，

所述聚酯面漆采用立邦涂料SUPERCOAT 400HQ聚酯面漆，

所述氟碳面漆采用立邦涂料FINEFLON氟碳面漆。

表2：各测试卷材的测试结果

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (13)

1.一种自清洁清漆，其特征在于，包括：0.5-20重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01-0.3重量份的非离子型表面活性剂、0.01-0.3重量份的金属催化剂、10-90重量份的醇类溶剂和10-50重量份的水；

其中有机硅化合物为式(Ⅰ)中化合物；

式(Ⅰ)：

其中R¹、R²、R³和R⁴选自碳原子个数在8以下的烷基，优选为CH₃-或CH₃-CH₂-；

其中R¹、R²、R³和R⁴可以相同或不同；

其中n为缩合度，n＝1-20。

2.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，包括1-10重量份的有机硅化合物的水解产物、0.01-0.3重量份的非离子型表面活性剂、0.01-0.3重量份的金属催化剂、30-40重量份的醇类溶剂和20-50重量份的水。

3.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述有机硅化合物的缩合度为n＝5-15。

4.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述醇类溶剂为含有1-8个碳原子的醇类。

5.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述醇类溶剂选自下列物质中的一种或多种：乙醇、异丙醇、丙醇、正丁醇、仲丁醇和异丁醇。

6.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述非离子型表面活性剂的亲水亲油平衡值为10-15。

7.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自下列物质的一种或多种：烷基醇聚氧烯醚，比如聚氧乙烯十二碳醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯十六碳醇醚、聚氧丙烯聚氧乙烯十二碳醇醚、聚氧丙烯十二碳醇醚和聚氧丙烯十六碳醇醚。

8.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述金属催化剂为铝螯合剂、钛螯合剂或锆螯合剂。

9.根据权利要求1所述自清洁清漆，其特征在于，所述金属催化剂选自下列物质中的一种或几种：羧酸铝、聚羧酸铝、聚多元磷酸铝、聚磷酸钛和聚羧酸锆。

10.如权利要求1-9所述自清洁清漆的制备方法，其特征在于，将有机硅化合物的水解产物、非离子型表面活性剂、金属催化剂、醇类溶剂和水按比例混合，搅拌均匀后即制得自清洁清漆。

11.如权利要求1-9所述自清洁清漆在制备自清洁卷材中的应用。

12.权利要求1-9所述自清洁清漆的涂覆方法，其特征在于，采用三涂三烘法喷涂或辊涂，具体步骤包括：

1)喷涂或辊涂底漆，烘烤，烘烤后冷却；

2)喷涂或辊涂面漆，烘烤，烘烤后冷却；

3)喷涂或辊涂所述自清洁清漆，烘烤。

13.如权利要求12所述的涂覆方法形成的涂料体系，其特征在于，通过三涂三烘的喷涂或辊涂工艺，在卷材上形成底漆-面漆-清漆三层结构，其中自清洁清漆位于卷材的最外层。