CN106675370A - 一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents
一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106675370A CN106675370A CN201710041535.7A CN201710041535A CN106675370A CN 106675370 A CN106675370 A CN 106675370A CN 201710041535 A CN201710041535 A CN 201710041535A CN 106675370 A CN106675370 A CN 106675370A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- emulsion
- automatically cleaning
- polyurethane coating
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 66
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 title abstract 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 109
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 67
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 81
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 66
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 56
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 50
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 50
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 49
- -1 Lauryl Alcohol ester Chemical class 0.000 claims description 43
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 35
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 26
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 22
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 17
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 17
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 16
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N [C].[F] Chemical compound [C].[F] PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920013822 aminosilicone Polymers 0.000 claims description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 4
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RDOFJDLLWVCMRU-UHFFFAOYSA-N Diisobutyl adipate Chemical compound CC(C)COC(=O)CCCCC(=O)OCC(C)C RDOFJDLLWVCMRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 claims description 3
- 229940031769 diisobutyl adipate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 claims description 3
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- UFWRCRCDRAUAAO-UHFFFAOYSA-N bis(2-methylpropyl) pentanedioate Chemical compound CC(C)COC(=O)CCCC(=O)OCC(C)C UFWRCRCDRAUAAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 2
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N propane-1,1-diol Chemical class CCC(O)O ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 17
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 42
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 33
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 28
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 28
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- IDQBJILTOGBZCR-UHFFFAOYSA-N 1-butoxypropan-1-ol Chemical compound CCCCOC(O)CC IDQBJILTOGBZCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical group CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003678 scratch resistant effect Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical class CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical group NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N i-Pr2C2H4i-Pr2 Natural products CC(C)CCC(C)C UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XJRAOMZCVTUHFI-UHFFFAOYSA-N isocyanic acid;methane Chemical compound C.N=C=O.N=C=O XJRAOMZCVTUHFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 1
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
- C09D175/06—Polyurethanes from polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
- C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1687—Use of special additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，以重量份数计，包括：有机硅改性聚氨酯乳液100‑200份；氟碳乳液40‑80份；纳米弹性体粒子20‑60份；硅烷偶联剂5‑20份；辅助成膜剂10‑20份；助剂5‑15份；水40‑100份。本发明还提供一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料的制备方法。本发明通过有机硅改性聚氨酯乳液、氟碳乳液和纳米弹性体粒子的三重效果，降低表面能的同时，在涂层表面构筑了粗糙的纳米结构，使涂料具备超疏水性能和抗污自清洁效果，同时，该引入的纳米弹性体粒子使得该超疏水涂层具备高耐磨的性能。
Description
技术领域
本发明涉及水性聚氨酯涂料领域，更具体地涉及一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有许多重复的氨基甲酸酯基团的一类聚合物，它是由异氰酸酯和含活泼氢的化合物(如醇、胺等)反应而成，具有很多优良的特性，如高弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性以及良好的电绝缘性等，因此具有十分广泛的用途。
聚氨酯涂料具有优异的耐磨性、柔韧性、耐化学品性和其它的一些机械性能，因而被广泛地应用于各个领域。然而，随着各国环保意识和法规的增强，传统的溶剂型聚氨酯涂料体系中挥发性有机物(VOC)的排放受到了更多的限制，因此无毒无污染的水性聚氨酯涂料体系逐渐成为主要的发展方向。
我国已有超半数以上的城市面临着中度以上的污染，常见的污染如油性烟雾、工业废气、汽车尾气、酸雨等，这些污染源给建筑物外墙带来不少的问题，而近几年愈发恶劣的雾霾天气更是加重了这种情况，这给建筑物外墙的日常清洁带来很大的难题。自清洁涂料的提出是始于德国波恩大学植物学教授研究发现荷叶表面的纳米微晶和微观粗糙的乳突结构，这种结构使得荷叶表面能够不被水浸湿，即使附着污染物颗粒也能被水流冲刷掉，从而具有自清洁效果。一直以来，科学家们都试图模仿荷叶的表面结构，来制造出一种能够实现耐沾污和自清洁功能的涂层，使污染物不易粘附在涂层的表面或即使附着后也会因为在表面粘附不牢，而很容易在雨水等外力作用下脱落，使漆膜保持洁净。超疏水外墙涂料涂覆在墙面上，由于涂层低的表面能和表面的微观粗糙结构，因此水和其它污染物很难在涂层表面附着，或者污染物一旦附着，也很容易地就被水流冲刷而携带走，留下干净清洁的涂层表面，于是涂层表面就具有了优良的自清洁效果。然而，超疏水涂层表面的微观粗糙结构十分精细，尺度比较小并且较脆弱，常常会因为外界的冲击或摩擦等机械作用而受到破坏，导致涂层丧失超疏水的性能，失去自清洁的效果，从而大大地限制了超疏水涂料的使用。现有技术中，公开号为CN104277696A的中国专利中，使用原料聚氨酯乳液、氟硅共聚物树脂乳液、水性二氧化硅溶胶、自清洁浆料等制备了一种高耐候自清洁防水涂料，但使用的二氧化硅粒子在涂层表面易脱落，超疏水涂层耐磨性不佳。因此，急需寻找简单有效的方法来提高超疏水涂层表面的耐磨性能。
发明内容
本发明旨在提供一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法，通过有机硅改性聚氨酯乳液、氟碳乳液和纳米弹性体粒子的三重效果，降低表面能的同时，在涂层表面构筑了粗糙的纳米结构，从而具有超疏水性和抗污自清洁效果，同时，该引入的纳米弹性体粒子使得该超疏水涂层具备高耐磨的性能。
本发明提供一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，以重量份数计，包括：有机硅改性聚氨酯乳液100-200份；氟碳乳液40-80份；纳米弹性体粒子20-60份；硅烷偶联剂5-20份；辅助成膜剂10-20份；助剂5-15份；水40-100份。
所述有机硅改性聚氨酯乳液为有机硅改性脂肪族聚氨酯乳液。该聚氨酯由脂肪族异氰酸酯、聚合物多元醇和氨基硅氧烷反应而成，乳液粒子呈单峰分布，粒子的粒径小于100nm，应该理解，脂肪族异氰酸酯耐紫外线，不黄变，以其为原料合成的聚氨酯乳液可作为户外建筑物涂料，增加了涂料的耐候性。
其中，所述脂肪族异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯、六甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。以异佛尔酮二异氰酸酯合成的聚氨酯性能优良，保光性好、涂膜柔韧性佳，所以本发明优选异佛尔酮二异氰酸酯。
所述聚合物多元醇是聚己二酸己二醇酯二醇、聚丁二酸丁二醇酯二醇、聚丁二酸乙二醇酯二醇中的一种或多种。以聚己二酸己二醇酯二醇为原料合成的聚氨酯涂膜耐低温，柔韧性好，所以本发明优选聚己二酸己二醇酯二醇。
所述氨基硅氧烷3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种，优选3-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液，乳液粒子呈单峰分布，粒子的粒径小于150nm。当粒子的粒径大于150nm时，与有机硅改性聚氨酯乳液混合时易分层，乳液稳定性不好，优选，100nm～150nm。应该理解，该氟碳乳液使得形成的涂层具有低的表面能，是使涂层具备超疏水性能的条件之一。
所述纳米弹性体粒子是一种纳米级核壳结构，外壳为弹性体材料，内核为无机纳米粒子，平均粒径小于100nm。
所述弹性体材料是天然橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的一种或多种。丁腈橡胶极性大，以此为纳米弹性体粒子的外壳，能与极性的聚氨酯基底形成良好的物理交联，易附着在涂层表面，不易脱落，所以本发明优选丁腈橡胶。
所述无机纳米粒子是碳化硅、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙中的一种或多种。碳化硅硬度高、强度大、耐磨性佳，所以本发明优选碳化硅。
所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。氨丙基三乙氧基硅烷偶联效果好，成本低、效率高，所以本发明优选氨丙基三乙氧基硅烷。
所述辅助成膜剂为十二碳醇酯、己二酸二异丁酯、戊二酸二异丁酯、丙二醇苯醚中的一种或多种。十二碳醇酯可赋予漆膜更好的耐候性、耐擦洗性、光泽及展色性等漆膜性能，且用量少，效率高，所以本发明优选十二碳醇酯。应该理解，该辅助成膜剂为高聚物树脂的成膜助剂，有助于涂料内成膜物质的快速成膜，且成膜光滑平整。
所述助剂中的分散剂起到润湿和稳定的作用，降低表面张力，使水相更好地润湿分散相粒子，同时防止乳液中的粒子团聚；增稠剂的作用是调节乳液的粘度，方便涂料的施工；消泡剂是减少涂料泡沫的产生；流平剂的作用是能有效降低涂料的表面张力，使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。
本发明还提供一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料的制备方法，包括步骤：S1，将纳米弹性体粒子加入到水中，超声分散得到第一分散液；S2，将氟碳乳液、硅烷偶联剂、助剂加入到分散容器中搅拌得到第二分散液；S3，将第一分散液和第二分散液混合，再加入有机硅改性聚氨酯乳液和辅助成膜剂搅拌，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
所述有机硅改性聚氨酯乳液的制备包括步骤：S31，将异氰酸酯和聚酯二元醇进行高温真空干燥；S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异氰酸酯和聚酯二元醇，搅拌升温预聚；S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮；S34，降温后向反应器中加入1,4-丁二醇反应，然后加入适量三乙胺进行中和，反应后加入水以及氨基硅氧烷，高速搅拌，乳化，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
本发明的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料以有机硅改性聚氨酯乳液为基底，以氟碳乳液为低表面能物质，来降低涂料涂覆后涂层的表面张力，并且通过纳米弹性体粒子构筑表面粗糙结构，两者结合，使涂层表面具备超疏水和自清洁的性能；另外，纳米弹性体粒子的加入可以显著提高涂层的耐磨擦性能，很好地解决了超疏水涂层一直存在的表面粗糙结构脆弱、机械强度差、耐摩擦性能不理想等问题。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例，并予以详细描述。
实施例1
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到75℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：160份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：48份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：50份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：15份
十二碳醇酯：15份
助剂：10份
去离子水：80份。
实施例2
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以400r/min的转速搅拌1.5h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2.5h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应30min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：160份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：70份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：40份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：9份
十二碳醇酯：10份
助剂：15份
去离子水：100份。
实施例3
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以500r/min的转速搅拌1h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应25min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：150份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：58份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：45份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：20份
十二碳醇酯：20份
助剂：5份
去离子水：50份。
实施例4
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到75℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：150份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：60份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：55份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：12份
丙二醇丁醚：16份
助剂：8份
去离子水：55份。
实施例5
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、苯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以400r/min的转速搅拌1.5h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2.5h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应30min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：155份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：68份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：55份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
苯基三甲氧基硅烷：15份
丙二醇丁醚：15份
助剂：8份
去离子水：75份。
实施例6
S1，将丁腈橡胶包裹碳酸钠纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、苯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以500r/min的转速搅拌1h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：170份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：62份
纳米弹性体粒子(平均粒径80nm)：50份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳酸钠)
苯基三甲氧基硅烷：10份
丙二醇丁醚：10份
助剂：12份
去离子水：55份。
实施例7
S1，将乙丙橡胶包裹碳酸钠纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、苯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到75℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：140份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：50份
纳米弹性体粒子(平均粒径95nm)：30份
(外壳为乙丙橡胶，内核为碳酸钠)
苯基三甲氧基硅烷：13份
丙二醇丁醚：15份
助剂：9份
去离子水：85份。
实施例8
S1，将纳米丁腈橡胶弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、苯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以400r/min的转速搅拌1.5h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2.5h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应30min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：170份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：65份
纳米丁腈橡胶弹性体粒子(平均粒径90nm)：60份
苯基三甲氧基硅烷：15份
丙二醇丁醚：12份
助剂：10份
去离子水：60份。
实施例9
S1，将纳米丁腈橡胶弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟苯丙乳液、苯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以500r/min的转速搅拌1h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应25min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和丙二醇丁醚，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：180份
含氟苯丙乳液(平均粒径120nm)：75份
纳米丁腈橡胶弹性体粒子(平均粒径90nm)：60份
苯基三甲氧基硅烷：20份
丙二醇丁醚：15份
助剂：10份
去离子水：100份。
实施例10
S1，将硅橡胶包裹二氧化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到75℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：150份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：65份
纳米弹性体粒子(平均粒径85nm)：50份
(外壳为硅橡胶，内核为二氧化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：15份
十二碳醇酯：18份
助剂：10份
去离子水：60份。
实施例11
S1，将丁苯橡胶包裹碳酸钙纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以400r/min的转速搅拌1.5h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2.5h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应30min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：170份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：65份
纳米弹性体粒子(平均粒径85nm)：60份
(外壳为丁苯橡胶，内核为碳酸钙)
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷：10份
十二碳醇酯：20份
助剂：12份
去离子水：75份。
实施例12
S1，将丁苯橡胶包裹二氧化钛纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将含氟丙烯酸酯乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以500r/min的转速搅拌1h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应25min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1.5h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和己二酸二异丁酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：150份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：60份
纳米弹性体粒子(平均粒径80nm)：50份
(外壳为丁苯橡胶，内核为二氧化钛)
乙烯基三甲氧基硅烷：10份
己二酸二异丁酯：15份
助剂：5份
去离子水：50份。
比较例1
S1，将丁腈橡胶包裹碳化硅纳米弹性体粒子加入到去离子水中，超声分散20min得到第一分散液；
S2，将3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第二分散液；
S3，
S31，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2.5h；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S34，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应30min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S35，将第一分散液和第二分散液混合，再加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：160份
纳米弹性体粒子(平均粒径88nm)：50份
(外壳为丁腈橡胶，内核为碳化硅)
3-氨丙基三乙氧基硅烷：15份
十二碳醇酯：15份
助剂：10份
去离子水：80份。
比较例2
S1，将含氟丙烯酸酯乳液、3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以300r/min的转速搅拌2h得到第一分散液；
S2，
S21，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S22，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到75℃，预聚反应2h；
S23，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S24，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应20min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S25，在第一分散液中加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：160份
含氟丙烯酸酯乳液(平均粒径100nm)：48份
3-氨丙基三乙氧基硅烷：15份
十二碳醇酯：15份
助剂：10份
去离子水：80份。
比较例3
S1，将3-氨丙基三乙氧基硅烷、助剂加入到分散容器中以500r/min的转速搅拌1h得到第一分散液；
S2，
S21，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇进行高温真空干燥；
S22，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异佛尔酮二异氰酸酯和聚己二酸己二醇酯二醇，搅拌升温到70℃，预聚反应2h；
S23，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，反应2h；
S24，降温至60℃，向反应器中加入1,4-丁二醇反应1.5h，然后加入适量三乙胺进行中和，反应25min后加入去离子水以及3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌，乳化1h，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
S25，在第一分散液中加入上述的有机硅改性聚氨酯乳液和十二碳醇酯，搅拌1h，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
该高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，由下列重量份的原料组成：
有机硅改性聚氨酯乳液(平均粒径96nm)：160份
3-氨丙基三乙氧基硅烷：15份
十二碳醇酯：15份
助剂：10份
去离子水：80份。
上述实施例1-实施例6的各性能参数见下表1，实施例7-实施例12的各性能参数见下表2，比较例1-比较例3的各性能参数参见下表3所示：
1.产品基本性能按《GB/T9755-2009合成树脂乳液外墙涂料》标准进行检测；
2.产品耐磨性按《GB/T 1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》标准进行检测；
3.本发明的配方中，各粒子的粒径数据由马尔文激光粒度仪Zetasizer Nano ZS测试所得，由Z均粒径表示。
表1
表2
表3
从上述表1-表3可以看出，实施例1-3和实施例10-12为本发明的优选实施例。特别地，根据本发明的实施例1-3具备十分优秀的耐沾污和耐磨性能，水与涂膜的接触角分别为160°，157°和158°，耐磨测试后质量损耗分别为5mg，6mg和4.5mg。应当理解，实施例4-9同样具有较好的耐沾污和耐磨性能，同样能够解决现有技术中的超疏水涂层一直存在的表面粗糙结构脆弱、机械强度差、耐摩擦性能不理想等问题。
通过比较例1-3的性能测试结果，可以看出，根据本发明的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料中的各组分彼此相辅相成，氟碳乳液和纳米弹性体粒子的加入能显著提高涂层的自清洁性能，特别是纳米弹性体粒子的加入，显著提高涂层的耐磨擦性能。
本发明上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (11)
1.一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，以重量份数计，包括：
有机硅改性聚氨酯乳液100-200份
氟碳乳液40-80份
纳米弹性体粒子20-60份
硅烷偶联剂5-20份
辅助成膜剂10-20份
助剂5-15份
水40-100份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述有机硅改性聚氨酯乳液为有机硅改性脂肪族聚氨酯乳液。
3.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述纳米弹性体粒子是一种纳米级核壳结构，外壳为弹性体材料，内核为无机纳米粒子。
5.根据权利要求4所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述弹性体材料是天然橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述无机纳米粒子是碳化硅、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述辅助成膜剂为十二碳醇酯、己二酸二异丁酯、戊二酸二异丁酯、丙二醇苯醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料，其特征在于，所述助剂为分散剂、增稠剂、消泡剂、流平剂中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1，将纳米弹性体粒子加入到水中，超声分散得到第一分散液；
S2，将氟碳乳液、硅烷偶联剂、助剂加入到分散容器中搅拌得到第二分散液；
S3，将第一分散液和第二分散液混合，再加入有机硅改性聚氨酯乳液和辅助成膜剂搅拌，得到所述的高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅改性聚氨酯乳液的制备包括步骤：
S31，将异氰酸酯和聚酯二元醇进行高温真空干燥；
S32，向反应器中依次加入步骤S31中得到的异氰酸酯和聚酯二元醇，搅拌升温预聚；
S33，向反应器中加入二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮；
S34，降温后向反应器中加入1,4-丁二醇反应，然后加入适量三乙胺进行中和，反应后加入水以及氨基硅氧烷，高速搅拌，乳化，真空抽滤除去丙酮，即得到分散均匀的有机硅改性聚氨酯乳液。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710016352X | 2017-01-10 | ||
| CN201710016352 | 2017-01-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106675370A true CN106675370A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106675370B CN106675370B (zh) | 2019-01-08 |
Family
ID=58859468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710041535.7A Expired - Fee Related CN106675370B (zh) | 2017-01-10 | 2017-01-20 | 一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106675370B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107083170A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-22 | 青岛光辉彩饰有限公司 | 一种水性漆及其制备与使用方法 |
| CN108546503A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-18 | 西南大学 | 耐磨防腐涂料及其制备方法 |
| CN108587113A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-28 | 浙江工业大学 | 一种自洁性聚氨酯弹性体膜的制备方法 |
| CN109397811A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-01 | 广东雅丽斯佳纺织科技有限公司 | 一种抗污地毯及其制备方法 |
| CN110343457A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司 | 一种钢结构用自清洁、防火多功能涂料及制备方法 |
| CN110951332A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-03 | 武汉长弢新材料有限公司 | 一种建筑外墙用耐沾污氟碳涂料及其制备方法 |
| CN112402920A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 廊坊师范学院 | 一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器 |
| CN113062125A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-02 | 昆山阿基里斯新材料科技有限公司 | 一种疏水性人造革的制备方法 |
| CN113717561A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 广东安可科技有限公司 | 一种用于卫浴防爆膜的抗污涂料及其制备方法 |
| CN113861868A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-31 | 浙江福莱新材料股份有限公司 | 一种易清洁抗静电胶带及制备方法 |
| CN114085604A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-25 | 广东美涂士建材股份有限公司 | 一种耐高温自清洁涂料及其制备方法 |
| CN115029044A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-09 | 安徽同益净化科技有限公司 | 一种建筑工程用增强耐酸碱涂料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1854165A (zh) * | 2005-04-20 | 2006-11-01 | 广州宏昌胶粘带厂 | 有机硅改性水性聚氨酯 |
| CN102093530A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 东莞市宏达聚氨酯有限公司 | 一种有机硅改性水性聚氨酯的制备方法 |
| CN104277696A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-14 | 安徽朗凯奇建材有限公司 | 高耐候自清洁防水涂料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-01-20 CN CN201710041535.7A patent/CN106675370B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1854165A (zh) * | 2005-04-20 | 2006-11-01 | 广州宏昌胶粘带厂 | 有机硅改性水性聚氨酯 |
| CN102093530A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 东莞市宏达聚氨酯有限公司 | 一种有机硅改性水性聚氨酯的制备方法 |
| CN104277696A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-14 | 安徽朗凯奇建材有限公司 | 高耐候自清洁防水涂料及其制备方法 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107083170B (zh) * | 2017-06-02 | 2019-03-12 | 青岛光辉彩饰有限公司 | 一种水性漆及其制备与使用方法 |
| CN107083170A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-22 | 青岛光辉彩饰有限公司 | 一种水性漆及其制备与使用方法 |
| CN108587113A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-28 | 浙江工业大学 | 一种自洁性聚氨酯弹性体膜的制备方法 |
| CN108587113B (zh) * | 2018-03-20 | 2020-11-24 | 浙江工业大学 | 一种自洁性聚氨酯弹性体膜的制备方法 |
| CN108546503A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-18 | 西南大学 | 耐磨防腐涂料及其制备方法 |
| CN109397811A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-01 | 广东雅丽斯佳纺织科技有限公司 | 一种抗污地毯及其制备方法 |
| CN110343457A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司 | 一种钢结构用自清洁、防火多功能涂料及制备方法 |
| CN110951332B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-09-03 | 武汉长弢新材料有限公司 | 一种建筑外墙用耐沾污氟碳涂料及其制备方法 |
| CN110951332A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-03 | 武汉长弢新材料有限公司 | 一种建筑外墙用耐沾污氟碳涂料及其制备方法 |
| CN112402920A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 廊坊师范学院 | 一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器 |
| CN113062125A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-02 | 昆山阿基里斯新材料科技有限公司 | 一种疏水性人造革的制备方法 |
| CN113717561A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 广东安可科技有限公司 | 一种用于卫浴防爆膜的抗污涂料及其制备方法 |
| CN113861868A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-31 | 浙江福莱新材料股份有限公司 | 一种易清洁抗静电胶带及制备方法 |
| CN114085604A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-02-25 | 广东美涂士建材股份有限公司 | 一种耐高温自清洁涂料及其制备方法 |
| CN114085604B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-03-03 | 广东美涂士建材股份有限公司 | 一种耐高温自清洁涂料及其制备方法 |
| CN115029044A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-09 | 安徽同益净化科技有限公司 | 一种建筑工程用增强耐酸碱涂料及其制备方法 |
| CN115029044B (zh) * | 2022-06-07 | 2023-11-10 | 安徽同益净化科技有限公司 | 一种建筑工程用增强耐酸碱涂料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106675370B (zh) | 2019-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106675370B (zh) | 一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法 | |
| CN101497687B (zh) | 一种抗刮伤和湿态附着力高的水性聚氨酯分散体及其应用 | |
| CN111423775B (zh) | 一种单组份水性罩光清漆及其制备方法 | |
| CN109971330B (zh) | 一种车辆构架用丙烯酸面漆及其制备方法 | |
| CN112210293A (zh) | 疏水疏油涂层组合物及其制备方法 | |
| CN107059469B (zh) | 一种超疏水/超疏油纸及其制备方法 | |
| CN113372799B (zh) | 一种水性双组分防滑涂料及其制备方法 | |
| CN113817403B (zh) | 一种水性耐污加色uv涂料及其制备方法与应用 | |
| CN114231153B (zh) | 一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用 | |
| CN111471387A (zh) | 水性木器涂料及其使用方法 | |
| CN112876958A (zh) | 一种水性皮革涂饰剂及其应用 | |
| CN114763437B (zh) | 一种改性羟丙基硅油的制备方法及其应用 | |
| CN109971328A (zh) | 一种水性弹性桔纹涂料及其制备方法 | |
| CN109913083A (zh) | 可选择剥离水性裂纹涂料及其制备方法 | |
| CN113604143B (zh) | 一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料及其制备方法 | |
| CN108129974B (zh) | 一种机车车辆用聚硅氧烷面漆及其制备方法 | |
| CN114891435A (zh) | 一种水性uv固化耐磨抗污哑光涂料及涂膜的制备方法 | |
| CN114456703A (zh) | 一种高性能透明哑光清漆及其制备方法 | |
| CN105368294A (zh) | 一种高光泽度抗冲击性环保水性汽车涂料及其制备方法 | |
| CN111073420B (zh) | 水性丙烯酸涂料及其制备方法 | |
| CN110746875B (zh) | 一种水性聚氨酯面漆及其制备方法 | |
| CN115851099B (zh) | 一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用 | |
| CN111286236A (zh) | 一种水性单组分白面材料及其制备方法和应用 | |
| CN112143302A (zh) | 一种风电叶片前缘防护涂料及其制备方法 | |
| CN111944417A (zh) | 一种亲水自修复涂料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190108 |