CN107083180A - 一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自清洁反射涂层及其制备方法，该涂层由草莓型微球、水性树脂及助剂等组成，各原料重量百分比为：草莓型微球5～40wt％、水性树脂20～60wt％、助剂0.5～5wt％及去离子水5～30wt％。本发明涂层利用草莓型微球表面二氧化钛纳米粒子疏水性和高折射指数，使涂层不仅具有超疏水自清洁功能，还有反射隔热效果。本发明制备方法简单，工艺绿色环保，涂层可在户外长期使用，具有广阔的工业化应用前景。

Description

一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于涂层材料制备技术领域，具体涉及一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层材料及其制备方法。
背景技术
国内对于隔热降温涂料的研制、生产主要针对建筑行业、工业设备及航空等领域，使用反射涂层是最为常见且最普遍简单的方法。现在人们开始在户外大量使用具有反射功能的涂层来抵御太阳强辐射，但是这些涂层很容易沾染大量灰尘而影响其反射效果，因而开发具有自清洁功能的反射涂层将具有强大的市场竞争力。
目前，已有一些关于自清洁涂层制备方法的报道。专利CN105153866A报道了一种有机无机杂化超疏水涂层制备方法，该方法将颗粒/聚合物杂化物和溶剂混合并在基材表面涂覆、干燥得到不沾灰自清洁涂层。专利CN105602297A提出一种通过不同平均粒径无机纳米颗粒复合制备超疏水涂层的方法，该方法先将不同平均粒径的无机纳米粒子复合形成混合分散液，再加入催化剂和硅烷偶联剂对纳米颗粒进行疏水化改性，最后通过浸提、喷涂、滴涂、旋涂等方式进行涂装而得到自清洁涂层。专利CN105440747A报道了一种超疏水纳米涂层的制备方法，该涂层主要由硅酸酯、含氟偶联剂、有机溶剂、蒸馏水和催化剂组成。虽然目前通过多种方法可以制得具有自清洁功能的涂层，目前还没有有关自清洁反射功能涂层的报道，而自清洁反射涂层将具有潜在的工业化应用前景。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层的制备方法。草莓型微球粗糙结构，确保了纳米二氧化钛在涂层表面的覆盖以及疏水改性，所制备的涂层不仅具有超疏水自清洁功能还具有反射隔热效果。此外，本发明制备方法简单，制备工艺绿色环保，具有广阔的工业化应用前景。
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征是该涂层由草莓型微球、水性树脂、助剂以及去离子水共混涂覆于基材表面上室温干燥而成，
其中，各组份占固体份质量百分比为：
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁发射涂层，其特征在于涂层厚度为10-200μm。
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于水性树脂为水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂、水性氟碳树脂中的一种或几种的混合物。
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于所述助剂为消泡剂、流平剂、附着力促进剂中的一种或几种的混合物。
本发明中，所述的草莓型微球，其制备步骤为：
将2～3质量份1-6己二醇二丙烯酸酯，0.5～1质量份甲基丙烯酸十三氟氧酯与0.5～1质量份氟硅烷超声混合均匀，再加入0.1质量份光引发剂，45～50质量份去离子水和2～5质量份二氧化钛溶胶，超声30分钟混合均匀，再加入0.1～0.5质量份乳化剂，超声10min，将所得溶液置于紫外线下照射2分钟，即可得到草莓型微球。
将15～20质量份乙醇和0.5～0.7质量份氨水加入到20～40质量份聚苯乙烯微球分散液中，在水浴中持续搅拌均匀，然后缓慢滴加15～20质量份乙醇和0.5～2质量份钛酸异丙酯的混合液，滴加完成后持续搅拌反应6小时，即可得到草莓型微球。
其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基二氧基硅烷；
其中所述的光引发剂，选自下述物质中的一种或几种：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰膦酸二乙酯、2-苯基-2,2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦和1-羟基-环己基苯甲酮中的至少一种；
其中所述的乳化剂，选自下述物质中的一种或几种：十二烷基氯化铵、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠；
其中所述的聚苯乙烯，其分子量为2～20万。
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于：将水性树脂、草莓型微球、助剂和水搅拌均匀后，涂覆在基材表面室温干燥后即得自清洁反射涂层。
本发明中，所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于采用喷涂、刷涂、浸涂、辊涂和淋涂中的至少一种方式在钢材、铝合金、塑料、复合材料、混凝土基材表面进行大面积施工。
本发明有益效果如下：
(1)该涂层既具有反射隔热效果，还有自清洁功能，符合JG/T 235-2014新的产品标准；(2)制备工艺简单，制备过程绿色环保，无VOC排放，适合于大面积施工，可通过多种方式涂覆于不同物体表面上应用；(3)该涂层在户外环境下能够长久保持反射效果，长时间服役。
测试方法：
(1)超疏水性
以水在涂层表面的接触角反映涂层的超疏水性能。接触角测试仪器：德国KRUSS公司的DSA100接触角测试仪，液滴大小5μL。
(2)耐候性
测试仪器：美国Q-Lab公司的QUV/Se人工加速老化仪；测试条件：波长310nm,辐射功率0.71W/m2，循环程序：紫外辐照4h，60℃，冷凝4h，50℃。
(3)反射性
用紫外-可见-近红外分光光度计(U-4100,Hitachi)在200-2000nm范围内扫描测量涂层的反射率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
(1)在100ml烧杯中先加入2质量份1-6己二醇二丙烯酸酯，0.5质量份甲基丙烯酸十三氟辛酯，1质量份十七氟癸基三甲氧基硅烷。超声混合均匀后，再加入0.1质量份光引发剂1173，50质量份水和2质量份二氧化钛溶胶，超声30min混合。再在其中加入0.2质量份十二烷基苯磺酸钠，超声10min。将所得溶液置于紫外线下照射2min，得到草莓型微球。(2)将步骤(1)所得的30质量份草莓型微球，1质量份消泡剂与60质量份有机硅树脂在烧杯中混合，在速率为500r/min下搅拌15min，得到水性超疏水涂料。最后用线棒将涂料涂覆在铝板上，室温干燥2小时，即得超疏水反射涂层。
本实施例所得自清洁反射涂层的接触角152°，对热反射线的反射率为97％。
实施例2：
(1)在500ml烧杯中先加入2质量份苯乙烯，0.6质量份正十六烷，0.2质量份二乙烯基苯，0.08质量份偶氮二异丁腈。超声混合均匀后，再加入170质量份水和1.5质量份二氧化钛溶胶，超声30min混合。在75℃的条件下搅拌反应12h后，即可得到草莓型微球。
(2)将步骤(1)所得的35质量份草莓型微球，2质量份消泡剂与60质量份氟碳树脂在烧杯中混合，在速率为500r/min下搅拌15min，得到水性超疏水涂料。最后用线棒将涂料涂覆在铝板上，室温干燥2小时，即得超疏水反射涂层。
本实施例所得自清洁反射涂层的接触角155°，对热反射线的反射率为95％。
实施例3：
(1)将15质量份乙醇和0.5质量份氨水加入到30质量份聚苯乙烯微球分散液中，在水浴中持续搅拌均匀，然后缓慢滴加15质量份乙醇和2.5质量份钛酸异丙酯的混合液，滴加完成后持续搅拌反应6小时，即可得到草莓型微球。
(2)将步骤(1)所得的35质量份草莓型微球与55质量份有机硅改性聚氨酯树脂在烧杯中混合，在速率为500r/min下搅拌15min，得到水性超疏水涂料。最后喷涂在铝板上，置于室温干燥4小时，即得超疏水反射涂层。
本实施例所得自清洁反射涂层的接触角155°，对热反射线的反射率为98％。
实施例4：
(1)在100ml烧杯中先加入3质量份1-6己二醇二丙烯酸酯，1质量份甲基丙烯酸十三氟辛酯，1质量份全氟癸基二氧基硅烷。超声混合均匀后，再加入0.1质量份光引发剂1173，45质量份水和3质量份二氧化钛溶胶，超声30min混合。再在其中加入0.1质量份十二烷基硫酸钠，超声10min。将所得溶液置于紫外线下照射2min，得到草莓型微球。
(2)将步骤(1)所得的40质量份草莓型微球，1质量份流平剂与60质量份有机硅改性聚氨酯树脂在烧杯中混合，在速率为400r/min下搅拌10min，得到水性超疏水涂料。最后喷涂在铝板上，室温干燥4小时，即得超疏水反射涂层。
本实施例所得自清洁反射涂层的接触角151°，对热反射线的反射率为98％。
实施例5：
(1)将20质量份乙醇和0.7质量份氨水加入到35质量份聚苯乙烯微球分散液中，在水浴中持续搅拌均匀，然后缓慢滴加20质量份乙醇和1.5质量份钛酸异丙酯的混合液，滴加完成后持续搅拌反应6小时，即可得到草莓型微球。
(2)将步骤(1)所得的40质量份草莓型微球，1质量份流平剂与55质量份有机硅树脂在烧杯中混合，在速率为500r/min下搅拌15min，得到水性超疏水涂料。最后用线棒将涂料涂覆在铝板上，置于室温干燥2小时，即得超疏水涂层。
本实施例所得自清洁反射涂层的接触角153°，对热反射线的反射率为96％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征是该涂层由草莓型微球、水性树脂、助剂以及去离子水共混涂覆于基材表面上室温干燥而成，
其中，各组份占固体份质量百分比为：
2.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于涂层厚度为10-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于：所述疏水性树脂为水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂、水性氟碳树脂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于：所述助剂为消泡剂、流平剂、附着力促进剂中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于所述的草莓型微球制备步骤为：
将2～3质量份1-6己二醇二丙烯酸酯，0.5～1质量份甲基丙烯酸十三氟辛酯与0.5～1质量份氟硅烷超声混合均匀，再加入0.1质量份光引发剂，45～50质量份去离子水和2～5质量份二氧化钛溶胶，超声30分钟混合均匀，再加入0.1～0.5质量份乳化剂，超声10min，将所得溶液置于紫外线下照射2分钟，即可得到草莓型微球；
将15～20质量份乙醇和0.5～0.7质量份氨水加入到20～40质量份聚苯乙烯微球分散液中，在水浴中持续搅拌均匀，然后缓慢滴加15～20质量份乙醇和0.5～2质量份钛酸异丙酯的混合液，滴加完成后持续搅拌反应6小时，即可得到草莓型微球；
其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基二氧基硅烷；
其中所述的光引发剂，选自下述物质中的一种或几种：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰膦酸二乙酯、2-苯基-2,2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦和1-羟基-环己基苯甲酮中的至少一种；
其中所述的乳化剂，选自下述物质中的一种或几种：十二烷基氯化铵、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠；
其中所述的聚苯乙烯，其分子量为2～20万。
6.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于：将水性树脂、草莓型微球、助剂和水搅拌均匀后，涂覆在基材表面室温干燥后即得自清洁反射涂层。
7.根据权利要求1所述的一种基于草莓型微球的自清洁反射涂层，其特征在于采用喷涂、刷涂、浸涂、辊涂和淋涂中的至少一种方式在钢材、铝合金、塑料、复合材料、混凝土基材表面进行大面积施工。
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