CN107266945A - 一种疏水疏油紫外光固化涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液100‑120份，光引发剂1‑3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯4‑6份，乙醇15‑20份，司盘80 0.3‑0.5份，十二烷基硫酸钠1‑3份，乳化剂OP‑10 0.1‑0.2份，聚二甲基硅氧烷0.1‑0.2份，滑石粉10‑12份，聚氨酯类增稠剂0.4‑0.6份，流平剂0.1‑0.2份。本发明具有良好的疏水疏油性能和机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种疏水疏油紫外光固化涂料。
背景技术
随着环境污染越来越严重，空气的污染物越来越多，一些用于室外的涂料除了需要具有良好的抗裂、抗冲击、耐腐蚀等性能，还需要具有一定的自清洁性能，以减少人力清洁次数，减少劳动力。
目前自清洁涂料主要为疏水性自清洁涂料，可以通过雨水冲刷去除灰尘、雾霾等沉积物，但是空气中除了灰尘、雾霾等物质外，还含有大量的油性污染物，其附着在疏水性自清洁涂料上，不易被雨水冲刷，容易在涂料表面形成痕迹，阻碍雨水冲刷，反而大大降低涂料的自清洁能力，因此，需要提供一种新的自清洁涂料，即可以除去灰尘、雾霾等沉积物，又可以除去油性污染物。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种疏水疏油紫外光固化涂料，本发明具有良好的疏水疏油性能和机械性能。
本发明提出的一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液100-120份，光引发剂1-3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯4-6份，乙醇15-20份，司盘800.3-0.5份，十二烷基硫酸钠1-3份，乳化剂OP-10 0.1-0.2份，聚二甲基硅氧烷0.1-0.2份，滑石粉10-12份，聚氨酯类增稠剂0.4-0.6份，流平剂0.1-0.2份。
优选地，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A；取DMF，升温，向溶剂中滴加溶液A，保温搅拌得到溶液B；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，保温搅拌得到溶液C；调节溶液A的温度，滴加溶液C，保温搅拌得到溶液D；向溶液D中加入硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液。
优选地，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A；取DMF，升温至75-85℃，向溶剂中滴加溶液A，在90-150min内滴加完毕，保温搅拌9-11h得到溶液B；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至45-50℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在90-150min内滴加完毕，保温搅拌3-4h得到溶液C；调节溶液A的温度至60-65℃，滴加溶液C，在30-40min内滴加完毕，保温搅拌1-2h得到溶液D；向溶液D中加入硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液。
优选地，硅溶胶的质量分数为20-30wt％。
优选地，硅溶胶的pH为7-8，硅溶胶中二氧化硅的粒径为10-20nm。
优选地，硅溶胶为Wv33硅溶胶。
优选地，溶液A中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为11-13：18-20：10.7-11.9：7.3-8.1：0.6-0.7：50-55。
优选地，溶液B中，DMF和溶液A的体积比为1：1.1-1.2。
优选地，溶液C中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为10-12：0.06-0.08：22.2-26.6：0.006-0.008。
优选地，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9-10：11-13。
优选地，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.1-1.3。
优选地，滑石粉的粒径小于20μm。
上述DMF为N,N-二甲基甲酰胺。
上述改性丙烯酸酯乳液的制备在装有冷凝装置的容器中进行。
上述改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，不规定丙酮的用量。
本发明的制备方法为：将改性丙烯酸酯乳液、乙醇、司盘80、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、聚二甲基硅氧烷、滑石粉、聚氨酯类增稠剂、流平剂混匀，研磨，然后加入光引发剂和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀得到疏水疏油紫外光固化涂料。
本发明选用甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯与苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯反应，得到丙烯酸酯共聚物，并在共聚物种引入氟元素和羟基，氟元素具有较低的表面能，可以大大降低涂料的表面能，从而增大涂料和水的接触角，使得本发明具有良好的疏水性能；通过2,4-甲苯二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯反应得到含有异氰酸酯基和碳碳双键的单体，并与含有羟基的丙烯酸酯共聚物反应得到含有碳碳双键的聚氨酯丙烯酸酯共聚物，使其能够紫外光固化，大大增加本发明的机械性能；含氟和碳碳双键的聚氨酯丙烯酸酯共聚物溶液即溶液D与硅溶胶共混，对硅溶胶中微纳米结构的二氧化硅表面进行处理，使得本发明成膜后表面具有疏水疏油的特性，既具有很强的拒水能力，又能防止油性物质的沾粘，并且硅溶胶可以进一步增加本发明的机械性能和耐磨性能；选用合适的硅溶胶，可以使其与溶液D均匀分散，从而进一步增加本发明的疏水疏油性能；滑石粉能进一步增加本发明的机械性能；司盘80、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯类增稠剂、流平剂相互配合，能增加本发明的溶液稳定性；光引发剂和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯相互配合可以促进本发明紫外光交联固化成膜，上述各物质相互配合使得本发明具有良好的疏水疏油性能和机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液110份，光引发剂2份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5份，乙醇17份，司盘80 0.4份，十二烷基硫酸钠2份，乳化剂OP-10 0.15份，聚二甲基硅氧烷0.15份，滑石粉11份，聚氨酯类增稠剂0.5份，流平剂0.15份。
实施例2
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液100份，光引发剂3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯4份，乙醇20份，司盘80 0.3份，十二烷基硫酸钠3份，乳化剂OP-10 0.1份，聚二甲基硅氧烷0.2份，滑石粉10份，聚氨酯类增稠剂0.6份，流平剂0.1份；
其中，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A，其中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为13：18：11.9：7.3：0.7：50；取DMF，升温至85℃，向溶剂中滴加溶液A，在90min内滴加完毕，保温搅拌11h得到溶液B，其中，DMF和溶液A的体积比为1：1.1；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至50℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在90min内滴加完毕，保温搅拌4h得到溶液C，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为10：0.08：22.2：0.008；调节溶液A的温度至60℃，滴加溶液C，在40min内滴加完毕，保温搅拌1h得到溶液D；向溶液D中加入质量分数为30wt％，pH为7，二氧化硅的粒径为20nm的硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9：13，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.1。
实施例3
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液120份，光引发剂1份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6份，乙醇15份，司盘80 0.5份，十二烷基硫酸钠1份，乳化剂OP-10 0.2份，聚二甲基硅氧烷0.1份，滑石粉12份，聚氨酯类增稠剂0.4份，流平剂0.2份；
其中，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A，其中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为11：20：10.7：8.1：0.6：55；取DMF，升温至75℃，向溶剂中滴加溶液A，在150min内滴加完毕，保温搅拌9h得到溶液B，其中，DMF和溶液A的体积比为1：1.2；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至45℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在150min内滴加完毕，保温搅拌3h得到溶液C，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为12：0.06：26.6：0.006；调节溶液A的温度至65℃，滴加溶液C，在30min内滴加完毕，保温搅拌2h得到溶液D；向溶液D中加入质量分数为20wt％，pH为8，二氧化硅的粒径为10nm的硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为10：11，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.3。
实施例4
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液105份，光引发剂2.5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯4.5份，乙醇18份，司盘80 0.35份，十二烷基硫酸钠2.5份，乳化剂OP-10 0.12份，聚二甲基硅氧烷0.18份，滑石粉10.5份，聚氨酯类增稠剂0.55份，流平剂0.13份；
其中，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A，其中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为12.5：18.5：11.6：7.5：0.67：52；取DMF，升温至83℃，向溶剂中滴加溶液A，在110min内滴加完毕，保温搅拌10.5h得到溶液B，其中，DMF和溶液A的体积比为1：1.12；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至48℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在110min内滴加完毕，保温搅拌3.8h得到溶液C，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为10.5：0.075：23.2：0.008；调节溶液A的温度至61℃，滴加溶液C，在38min内滴加完毕，保温搅拌1.2h得到溶液D；向溶液D中加入Wv33硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9.7：11.5，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.25。
实施例5
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液115份，光引发剂1.5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5.5份，乙醇16份，司盘80 0.45份，十二烷基硫酸钠1.5份，乳化剂OP-10 0.18份，聚二甲基硅氧烷0.12份，滑石粉11.5份，聚氨酯类增稠剂0.45份，流平剂0.17份；
其中，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A，其中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为11.5：19.5：11：7.9：0.63：54；取DMF，升温至77℃，向溶剂中滴加溶液A，在130min内滴加完毕，保温搅拌9.5h得到溶液B，其中，DMF和溶液A的体积比为1：1.18；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至46℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在130min内滴加完毕，保温搅拌3.2h得到溶液C，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为11.5：0.065：25.6：0.006；调节溶液A的温度至63℃，滴加溶液C，在32min内滴加完毕，保温搅拌1.8h得到溶液D；向溶液D中加入Wv33硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9.3：12.5，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.15。
实施例6
一种疏水疏油紫外光固化涂料，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液110份，光引发剂2份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5份，乙醇17份，司盘80 0.4份，十二烷基硫酸钠2份，乳化剂OP-10 0.15份，聚二甲基硅氧烷0.15份，滑石粉11份，聚氨酯类增稠剂0.5份，流平剂0.15份；
其中，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A，其中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为12：19：11.3：7.7：0.65：53；取DMF，升温至80℃，向溶剂中滴加溶液A，在120min内滴加完毕，保温搅拌10h得到溶液B，其中，DMF和溶液A的体积比为1：1.15；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至47℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在120min内滴加完毕，保温搅拌3.5h得到溶液C，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为11：0.07：24.3：0.007；调节溶液A的温度至62℃，滴加溶液C，在35min内滴加完毕，保温搅拌1.5h得到溶液D；向溶液D中加入Wv33硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9.5：12，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.2。
试验例1
将实施例1-6涂覆于物料上，升温至40℃，保温40min，然后用紫外光辐照固化成膜，进行性能测试，结果如下：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 水接触角° | 163 | 166 | 164 | 165 | 168 | 170 |
| 水滑动角° | 3 | 2 | 3 | 3 | 2 | 2 |
| 月桂烷接触角° | 153 | 155 | 153 | 155 | 156 | 157 |
| 月桂烷滑动角° | 4 | 3 | 4 | 4 | 3 | 3 |
由上表可以看出本发明具有良好的疏水疏油性能，自清洁性能好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：改性丙烯酸酯乳液100-120份，光引发剂1-3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯4-6份，乙醇15-20份，司盘80 0.3-0.5份，十二烷基硫酸钠1-3份，乳化剂OP-10 0.1-0.2份，聚二甲基硅氧烷0.1-0.2份，滑石粉10-12份，聚氨酯类增稠剂0.4-0.6份，流平剂0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A；取DMF，升温，向溶剂中滴加溶液A，保温搅拌得到溶液B；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，保温搅拌得到溶液C；调节溶液A的温度，滴加溶液C，保温搅拌得到溶液D；向溶液D中加入硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求1或2所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，在改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，将甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF混匀得到溶液A；取DMF，升温至75-85℃，向溶剂中滴加溶液A，在90-150min内滴加完毕，保温搅拌9-11h得到溶液B；在氮气氛围中，将2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、丙酮混匀，升温至45-50℃，滴加季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡和丙酮的混合溶液，在90-150min内滴加完毕，保温搅拌3-4h得到溶液C；调节溶液A的温度至60-65℃，滴加溶液C，在30-40min内滴加完毕，保温搅拌1-2h得到溶液D；向溶液D中加入硅溶胶，剪切乳化，旋转蒸发除去丙酮得到改性丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求2或3所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，硅溶胶的质量分数为20-30wt％；优选地，硅溶胶的pH为7-8，硅溶胶中二氧化硅的粒径为10-20nm。
5.根据权利要求2-4任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，硅溶胶为Wv33硅溶胶。
6.根据权利要求2-5任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，溶液A中，甲基丙烯酸六氟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异庚腈和DMF的重量比为11-13：18-20：10.7-11.9：7.3-8.1：0.6-0.7：50-55。
7.根据权利要求2-6任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，溶液B中，DMF和溶液A的体积比为1：1.1-1.2。
8.根据权利要求2-7任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，溶液C中，2,4-甲苯二异氰酸酯、对苯酚单丁醚、季戊四醇三丙烯酸酯、辛酸亚锡的重量比为10-12：0.06-0.08：22.2-26.6：0.006-0.008。
9.根据权利要求2-8任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，2,4-甲苯二异氰酸酯和甲基丙烯酸六氟丁酯的重量比为9-10：11-13。
10.根据权利要求2-9任一项所述疏水疏油紫外光固化涂料，其特征在于，溶液A和硅溶胶的重量比为10：1.1-1.3。
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