CN105542658B - 一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新型涂料技术领域，具体涉及一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料及其制备方法和应用，本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料由防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物、有机溶剂、流平剂、增稠剂组成，其中，所述防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物具有优异的疏水性能，污渍不易附着在其表面或者附着在其表面后极易被擦除，由此具有防污自清洁的功能，以其制备的涂料的疏水性能优异，可用作防污涂料，易清洁涂料，同时本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料具有良好的耐磨性和耐候性，使用寿命长。

Description

一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及新型涂料技术领域，具体涉及一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料及其制备方法和应用。
背景技术
近几年来，聚硅氮烷作为一种新型的涂料，逐渐从军事方面应用进入到民用生产方面，在涂料领域中发挥越来越重要的作用。聚硅氮烷是一类主链以Si—N键为重复单元的聚合物，自1921年A.Stock等人首次报道采用氨气氨解氯硅烷制备聚硅氮烷以来，研究者对聚硅氮烷的研究已持续了近一个世纪。聚硅氮烷主要分为两类，无机聚硅氮烷(PHPS)和有机聚硅氮烷(OPSZ)，其中无机聚硅氮烷指的是Si、N上面的原子均为H原子，而有机聚硅氮烷中部分氢原子被有机基团所取代。有机聚硅氮烷作为涂料具有如下优势：
1)与金属、玻璃、矿物、陶瓷及有机材料等基材表面附着紧密；
2)富有特色的物理性质：高硬度(9H+)，紫外线透明性，防腐性、耐热性和热稳定性等等；
3)出色的涂料成膜物，可在不同的环境中使用，耐高温，出色的耐候性和耐化学腐蚀性。
鉴于上述优势，有机聚硅氮烷在涂料领域中的应用越来越广泛，有着很大的发展潜力，防污防涂鸦涂料在实际应用过程中可以有效地隔离水、空气、酸雨等有害物质，避免底材与阳光的直接接触，从而减少或延缓腐蚀。这类涂料在日常使用中有很多的优势，它通过在家居材料表面形成不改变材料外观色泽，且防水防油污的涂层，使材料的表面光亮易洁，将脏污后清洁转变为前期的防污保护，使家居清洁变得简单，大大减少了清洁劳动，杜绝了家用清洁剂对健康的危害以及对环境的污染。同时，污渍无法渗入到家具材料内部，有效防止材料腐蚀老化，有效延长家具材料的使用寿命。
对聚硅氮烷进行化学改性，使之具备优异的疏水性，进一步制备成疏水涂料，该涂料结合了聚硅氮烷涂料和防污涂料的优点，具有很广阔的应用前景。
发明内容
本发明第一个目的是针对现有技术的不足提供一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本发明的另一个目的是提供一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法。
本发明第三个目的是提供一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用。
为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料，其由以下组分组成：
其中，所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醚、甲苯、环己烷、甲基环己烷、二甲苯、四氢呋喃、二氧六环中的任意一种或两种以上的混合物。
其中，所述流平剂为Tego Glide 410、Tego Glide 420、Tego Glide 432或TegoGlide440，均为迪高公司产品。
其中，所述增稠剂为CAB381-0.5、CAB381-20、CAB551-0.2或CAB381-2，均为伊斯曼公司产品。
一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物的制备：将0.02～0.6质量份的二异氰酸酯单体，0.1～2质量份的防污助剂、0.0001～0.001质量份的催化剂，置于反应器中混合均匀，于50～80℃下反应2～6h，然后加入80～100质量份的有机聚硅氮烷，于20～40℃反应0.5～2h，得制得防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
2)将步骤1)制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物90～100质量份，有机溶剂100～200质量份、流平剂0.1～1质量份、增稠剂0.5～5质量份混合均匀，制得防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
其中，所述二异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、三甲基己二异氰酸酯(TMDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的任意一种或者两种以上的混合物。
其中，所述防污助剂为羟值介于28～105mg KOH/g的羟基硅油。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或三乙胺(TEA)中的任意一种或者二者的混合物。
其中，所述有机聚硅氮烷HTA1500RC、HTA1500SC中的任意一种或者二者的混合物，均为英国安智公司产品。
一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用，包括以下步骤：
将制备得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂于马口铁板上，在20～30℃，相对湿度为60～80％的条件下固化1～5h，然后于60～120℃下固化10～60min。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料由防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物、有机溶剂、流平剂、增稠剂组成，其中，所述防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物具有优异的疏水性能，污渍不易附着在其表面或者附着在其表面后极易被擦除，由此具有防污自清洁的功能，以其制备的涂料的疏水性能优异，可用作防污涂料，易清洁涂料，同时本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料具有良好的耐磨性和耐候性，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不构成的对本发明的任何限制。
实施例1。
(1)将0.02质量份的IPDI，0.5质量份的羟基硅油(羟值38mg KOH/g)、0.0008质量份的DBTDL，于反应器中混合均匀，60℃下反应4h，然后加入100质量份的HTA1500RC，20-40℃反应0.5-2h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物100质量份、100质量份的乙酸丁酯、1质量份的Tego Glide 410、0.5质量份的CAB381-0.5混合均匀，制得防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的涂料辊涂于马口铁板上，在30℃，相对湿度为80％的条件下固化1h，然后于120℃下固化10min。
实施例2。
(1)将0.02质量份的TDI，0.1质量份的羟基硅油(羟值105mg KOH/g)、0.0001质量份的TEA，于反应器中混合均匀，50℃下反应2h，然后加入80质量份的HTA1500SC，20℃反应0.5h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物90质量份、150质量份的乙酸乙酯、0.4质量份的Tego Glide 410、2质量份的CAB381-20混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的涂料辊涂与马口铁板上，在20℃，相对湿度为80％的条件下固化1h，然后于80℃下固化20min。
实施例3。
(1)将0.04质量份的MDI，0.5质量份的羟基硅油(羟值42mg KOH/g)、0.0006质量份的TEA，于反应器中混合均匀，55℃下反应3h，然后加入95质量份的HTA1500RC，30℃反应1h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物90质量份、100质量份的正丁醚、100质量份的甲苯、0.2质量份的Tego Glide 432、5质量份的CAB381-2混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，于30℃，相对湿度为80％的条件下固化2h，然后于90℃下固化40min。
实施例4。
(1)将0.04质量份的TDI和0.04质量份的MDI、1质量份的羟基硅油(羟值28mg KOH/g)、0.001质量份的DBTDL，于反应器中混合均匀，60℃下反应6h，然后加入50质量份的HTA1500RC和50质量份哦HTA1500SC，40℃反应2h，得到防污防涂鸦机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物100质量份、120质量份的二氧六环、0.6质量份的Tego Glide 410、1质量份的CAB381-20混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，于25℃，相对湿度为75％的条件下固化3h，然后于60℃下固化60min。
实施例5。
(1)将0.6质量份的TMDI，1.8质量份哦羟基硅油(羟值66mg KOH/g)、0.001质量份的DBTDL，于反应器中混合均匀，70℃下反应4h，然后加入30质量份的HTA1500RC和60质量份哦HTA1500SC，40℃反应1h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物100质量份、50质量份的环己烷、150质量份的甲基环己烷、0.2质量份的Tego Glide 410、3.5质量份的CAB381-0.5混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，于20℃，相对湿度为60％的条件下固化5h，然后于120℃下固化10min。
实施例6。
(1)将0.12质量份的IPDI，0.5质量份的羟基硅油(羟值50mg KOH/g)、0.0008质量份的TEA，于反应器中混合均匀，80℃下反应3h，然后加入70质量份HTA1500RC和30质量份HTA1500SC，40℃反应2h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物90质量份、150质量份的二甲苯、0.5质量份的Tego Glide 440、2质量份的CAB551-0.2混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，于30℃，相对湿度为70％的条件下固化4h，然后于100℃下固化30min。
实施例7。
(1)将0.06质量份的HDI和0.06质量份的TMDI，0.4质量份的羟基硅油(羟值42mgKOH/g)、0.0008质量份的DBTDL，于反应器中混合均匀，70℃下反应5h，然后加入100质量份的HTA1500SC，于40℃反应1h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物100质量份、100质量份的四氢呋喃、0.8质量份的Tego Glide 432、2.5质量份的CAB381-0.5混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，在28℃，相对湿度为80％的条件下固化1.5h，然后于85℃下固化35min。
实施例8。
(1)将0.03质量份的IPDI和0.03质量份的HDI，0.2质量份的防污助剂、0.0005质量份的DBTDL，于反应器中混合均匀，70℃下反应4h，然后加入50质量份的HTA1500RC和50质量份的HTA1500SC，30℃反应2h，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
(2)将步骤(1)中得到的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物80质量份、200质量份的甲基环己烷、0.1质量份的Tego Glide 420、5质量份的CAB381-0.5混合均匀，得到防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
本实施例的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的应用：
将本实施例制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料辊涂与马口铁板上，于30℃，相对湿度为80％的条件下固化4h，然后于120℃下固化15min。
分别对实施例1～8制备的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的附着力、硬度、水性触角、疏水效果及油性笔擦拭等性能参数进行检测，检测结果如表1所示。
实施例1～8的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的各性能参数按照以下方法测定：
附着力：按照GB/T 9286—1998标准进行测定。
硬度：按照GB-T 6739-1996标准进行测定。
水接触角：采用上海中晨接触角测量仪JC2000D2进行测定
疏水效果：将水倒在涂有涂料的马口铁板上，然后将马口铁板垂直，观察是否有水珠挂在板上。
油性笔擦拭：用油性笔在涂有涂层的马口铁上，然后用纸将油性笔墨擦去，观察是否有笔墨残留在涂层上。
表1 防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料性能指标
样品 附着力 硬度 水接触角 疏水效果 油性笔擦拭
实施例1 0级 9H 110.5° 无水珠残留 无残留
实施例2 0级 9H 109.2° 无水珠残留 无残留
实施例3 0级 9H 112.8° 无水珠残留 无残留
实施例4 0级 9H 112.9° 无水珠残留 无残留
实施例5 0级 9H 110.6° 无水珠残留 无残留
实施例6 0级 9H 111.6° 无水珠残留 无残留
实施例7 0级 9H 111.8° 无水珠残留 无残留
实施例8 0级 9H 109.1° 无水珠残留 无残留
由表可知，本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的附着力、硬度、水性触角等性能优异，同时具有良好的疏水效果及自清洁性能，可用作防污涂料，易清洁涂料，同时本发明的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料具有良好的耐磨性和耐候性，使用寿命长。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物的制备：将0.02～0.6质量份的二异氰酸酯单体，0.1～2质量份的防污助剂、0.0001～0.001质量份的催化剂，置于反应器中混合均匀，于50～80℃下反应2～6h，然后加入80～100质量份的有机聚硅氮烷，于20～40℃反应0.5～2h，得制得防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物；
2)将步骤1)制得的防污防涂鸦有机聚硅氮烷预聚物90～100质量份，有机溶剂100～200质量份、流平剂0.1～1质量份、增稠剂0.5～5质量份混合均匀，制得防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料。
2.根据权利要求1所述的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或者两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，其特征在于：所述防污助剂为羟值介于28～105mg KOH/g的羟基硅油。
4.根据权利要求1所述的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三乙胺中的任意一种或者二者的混合物。
5.根据权利要求1所述的防污防涂鸦有机聚硅氮烷涂料的制备方法，其特征在于：所述有机聚硅氮烷HTA1500RC、HTA1500SC中的任意一种或者二者的混合物。
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