CN107353821A - 一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，由A组分和B组分混合制成，A组分包含乙烯基硅油、乙烯基硅树脂、聚钛酸丁酯树脂、纳米填料一、纳米填料二、硅烷偶联剂、分散剂、催化剂及有机溶剂，B组分包含乙烯基硅油、交联剂、反应抑制剂及有机溶剂，A组分和B组分按重量比A：B＝1:2～2:1。其技术方案中，该涂料疏水疏油性好，与基体粘结性强，耐酸碱腐蚀性好，可适用于皮革、纸张、玻璃、陶瓷等材料，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及低表面能有机硅涂料技术领域，尤其涉及一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料。
背景技术
表面润湿性是固体表面的重要特征之一，润湿性可以用表面上水的接触角来衡量。接触角大于90°，则固体表面是疏水性的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动。接触角大于150°，则认为是超疏水固体表面。若固体表面对水和油均不润湿，则认为是疏水疏油表面。双疏表面具有一定的自清洁功能，即表面污染物如灰尘等可以被滚落的水滴带走而不留下痕迹。
自然界中常见的双疏表面为荷叶表面，人们对其研究发现，荷叶的表面有一层茸毛和一些微小的蜡质颗粒，水在这些纳米级的微小颗粒上不会向荷叶表面其他方向蔓延，而是形成一个个球体，就是我们看到荷叶上滚动的雨水或者露珠，这些滚动的水珠会带走叶子表面的灰尘，从而清洁了叶子表面。受此启发，近年来双疏材料的开发成为研究的热点之一。
固体表面的粗糙度和低表面能是制备双疏表面最关键的影响因素。含氟聚合物和硅烷类材料因其低表面能而广泛应用于该领域。为了在玻璃、金属等光滑表面构建疏水或双疏表面，比较常用的方法是将二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁等无机纳米/微米粒子和含氟聚合物共混或将纳米/微米级粒子氟化，然后将氟化的纳米/微米级粒子涂到材料表面从而构建疏水或双疏表面。这种材料存在以下几个问题：(1)含氟聚合物与基材表面之间的粘结力不强导致涂层的耐摩擦、耐洗涤性不强；(2)构筑疏水或双疏所采用的含氟聚合物主要是油溶性的，这种油溶性含氟聚合物需要用到大量的含氟溶剂，对环境造成污染；(3)合成条件苛刻、步骤繁琐、成本高，不利于大规模的产业化。
因此，开发一种粘结性强且环保的疏水疏油性涂料，成为现代涂料及表面处理领域日益增长的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，用以克服上述技术缺陷。
具体技术方案如下：
一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，由A组分和B组分混合制成；其中，
A组分中各原料的重量百分比为：
B组分中各原料的重量百分比为：
并且，A组分与B组分按重量比为A：B＝1:2～2:1。
优选的，A组分和B组分中的乙烯基硅油为端乙烯基硅油、端侧乙烯基硅油中的一种或多种，粘度为100～5000mPa·s。
优选的，乙烯基硅树脂为含乙烯基的MT硅树脂、MQ硅树脂、MDT硅树脂、MTQ硅树脂中的一种或多种，硅树脂中有机基团R与Si的比值为1.1～1.6。
优选的，聚钛酸丁酯树脂的聚合度为1000～5000。
优选的，纳米填料一和纳米填料二为不同粒径的疏水性纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，其中，纳米填料一的粒径为5～20nm，纳米填料二的粒径为20～100nm，且纳米填料一和纳米填料二的粒径不同时为20nm。
优选的，硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
优选的，分散剂为硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
优选的，交联剂为含氢硅油、含氢硅树脂中的一种或多种，且氢含量为0.1～1.6％。
优选的，催化剂为铂催化剂、铑催化剂、钯催化剂、钌催化剂中的一种或多种；反应抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、马来酸二乙酯中的一种或多种。
优选的，A组分和B组分中的有机溶剂分别为醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、芳香烃类溶剂中的一种或多种。且醇类优选为乙醇、异丙醇、正丁醇或乙二醇；酯类优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯、或乙酸异戊酯；酮类优选为丙酮、甲乙酮或4-甲基-2-戊酮；芳香烃类优选为甲苯、二甲苯或均三甲苯。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明提供的疏水疏油性的双组分有机硅涂料由A组分和B组分混合制成，其中，各组分的配制方法如下：
(1)A组分配制：称取一定量的不同粒径纳米填料一和纳米填料二分散于有机溶剂中，加入计算量的硅烷偶联剂和分散剂，室温下搅拌均匀，再加入计算量的乙烯基硅油、乙烯基硅树脂、聚钛酸丁酯树脂和催化剂，混合均匀后密封保存。
(2)B组分配制：称取一定量的乙烯基硅油溶于有机溶剂中，加入计算量的交联剂和反应抑制剂，室温下搅拌均匀后密封保存。
(3)按重量比A：B＝1:2～2:1称取A组分和B组分，混合后搅拌均匀，采用喷涂的方法涂覆于基体表面，80℃预固化30分钟后，150℃固化60分钟，测试涂层的疏水疏油性及粘附力。疏水疏油性采用接触角测定仪测试，疏水性测试涂层对去离子水的接触角，疏油性测试涂层对油酸的接触角；粘附力采用百格刀测试。其中，关于A：B＝1:2～2:1，这里的A指的是相对应的A组分的重量，这里的B指的是相对应的B组分的重量。
其中，A组分中各原料的重量百分比为：
B组分中各原料的重量百分比为：
以下，则以实施例1～5展示A组分和B组分中各原料具体加入的重量百分比进行举例，因仅为举例表明本发明的实施方式，部分原料的最大重量百分比和最小百分比未完全举例出，但不应成为其不可实施的理由。此外，上述的乙烯基硅油为端乙烯基硅油、端侧乙烯基硅油中的一种或多种，粘度为100～5000mPa·s；乙烯基硅树脂为含乙烯基的MT硅树脂、MQ硅树脂、MDT硅树脂、MTQ硅树脂中的一种或多种，硅树脂中有机基团R与Si的比值为1.1～1.6；聚钛酸丁酯树脂的聚合度为1000～5000；纳米填料一和纳米填料二为不同粒径的疏水性纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，纳米填料一的粒径为5～20nm，纳米填料二的粒径为20～100nm；硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种；分散剂为硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；交联剂为含氢硅油、含氢硅树脂中的一种或多种，氢含量为0.1～1.6％；催化剂为铂催化剂、铑催化剂、钯催化剂、钌催化剂中的一种或多种；反应抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、马来酸二乙酯中的一种或多种；A组分和B组分中的有机溶剂为醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、芳香烃类溶剂中的一种或多种；且醇类溶剂优选为乙醇、异丙醇、正丁醇或乙二醇；酯类溶剂优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯或乙酸异戊酯；酮类溶剂优选为丙酮、甲乙酮或4-甲基-2-戊酮；芳香烃类溶剂优选为甲苯、二甲苯或均三甲苯。
实施例1：
A组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端乙烯基硅油加入量10％，粘度1000mPa·s；
乙烯基MT硅树脂加入量15％，R/Si＝1.4；
聚钛酸丁酯树脂加入量2％，聚合度3000；
纳米二氧化硅加入量10％，粒径12nm；
纳米二氧化硅加入量2％，粒径50nm；
KH570加入量1％；
硬脂酸加入量0.2％；
铂催化剂加入量0.1％；
异丙醇加入量59.7％；
B组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端乙烯基硅油加入量10％，粘度1000mPa·s；
含氢硅油加入量16％，氢含量1.4％；
1-乙炔基-1-环己醇加入量0.02％；
异丙醇加入量73.98％；
A组分与B组分按重量比A:B＝1:1混合使用。
测试结果：水接触角142°，油酸接触角101°，划格试验0级。
值得指出的是，本实施例中纳米填料一和纳米填料二为上述的两种不同粒径的纳米二氧化硅，且两种不同粒径的纳米二氧化硅的加入量不同。
实施例2：
A组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端侧乙烯基硅油加入量10％，粘度2000mPa·s；
乙烯基MDT硅树脂加入量18％，R/Si＝1.5；
聚钛酸丁酯树脂加入量2％，聚合度4000；
纳米二氧化硅加入量12％，粒径7nm；
纳米二氧化硅加入量2％，粒径30nm；
KH560加入量1％；
十二烷基苯磺酸钠加入量0.2％；
铂催化剂加入量0.1％；
二甲苯加入量54.7％；
B组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端侧乙烯基硅油加入量8％，粘度2000mPa·s；
含氢硅树脂加入量18％，氢含量0.8％；
1-乙炔基-1-环己醇加入量0.02％；
二甲苯加入量73.98％；
A组分与B组分按重量比A:B＝1:1混合使用。
测试结果：水接触角148°，油酸接触角106°，划格试验0级。
值得指出的是，本实施例中纳米填料一和纳米填料二为上述的两种不同粒径的纳米二氧化硅，且两种不同粒径的纳米二氧化硅的加入量不同。
实施例3：
A组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端侧乙烯基硅油加入量6％，粘度2000mPa·s；
乙烯基MQ硅树脂加入量10％，R/Si＝1.2；
聚钛酸丁酯树脂加入量1％，聚合度4000；
纳米二氧化硅加入量8％，粒径12nm；
纳米二氧化硅加入量1％，粒径40nm；
KH570加入量1％；
聚乙烯吡咯烷酮加入量0.3％；
铂催化剂加入量0.1％；
醋酸丁酯加入量36.3％；
正丁醇加入量36.3％；
B组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端乙烯基硅油加入量5％，粘度1000mPa·s；
含氢硅油加入量15％，氢含量1.4％；
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇加入量0.02％；
醋酸丁酯加入量39.99％；
正丁醇加入量39.99％；
A组分与B组分按重量比A:B＝2:1混合使用。
测试结果：水接触角152°，油酸接触角110°，划格试验0级。
值得指出的是，本实施例中纳米填料一和纳米填料二为上述的两种不同粒径的纳米二氧化硅，且两种不同粒径的纳米二氧化硅的加入量不同。
实施例4：
A组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端侧乙烯基硅油加入量10％，粘度3000mPa·s；
乙烯基MT硅树脂加入量15％，R/Si＝1.3；
聚钛酸丁酯树脂加入量2％，聚合度2000；
纳米二氧化硅加入量10％，粒径7nm；
纳米二氧化硅加入量2％，粒径50nm；
KH560加入量1％；
聚乙烯吡咯烷酮加入量0.3％；
钯催化剂加入量0.1％；
二甲苯加入量29.8％；
乙酸乙酯加入量29.8％；
B组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端侧乙烯基硅油加入量5％，粘度3000mPa·s；
含氢硅油加入量15％，氢含量1.2％；
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇加入量0.02％；
二甲苯加入量39.99％；
乙酸乙酯加入量39.99％；
A组分与B组分按重量比A:B＝1:1混合使用。
测试结果：水接触角143°，油酸接触角106°，划格试验0级。
值得指出的是，本实施例中纳米填料一和纳米填料二为上述的两种不同粒径的纳米二氧化硅，且两种不同粒径的纳米二氧化硅的加入量不同。
实施例5：
A组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端乙烯基硅油加入量8％，粘度800mPa·s；
乙烯基MTQ硅树脂加入量12％，R/Si＝1.3；
聚钛酸丁酯树脂加入量2％，聚合度3000；
纳米二氧化硅加入量10％，粒径10nm；
纳米二氧化硅加入量2％，粒径60nm；
KH570加入量1％；
十六烷基三甲基溴化铵加入量0.3％；
钌催化剂加入量0.1％；
甲苯加入量32.3％；
甲乙酮加入量32.3％；
B组分中各原料的重量百分比及特性参数为：
端乙烯基硅油加入量8％，粘度800mPa·s；
含氢硅树脂加入量20％，氢含量1.0％；
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇加入量0.02％；
甲苯加入量35.99％；
甲乙酮加入量35.99％；
A组分与B组分按重量比A:B＝1.5:1混合使用。
测试结果：水接触角141°，油酸接触角102°，划格试验0级。
值得指出的是，本实施例中纳米填料一和纳米填料二为上述的两种不同粒径的纳米二氧化硅，且两种不同粒径的纳米二氧化硅的加入量不同。且显然，在每一实施例中，纳米填料一和纳米填料二的粒径均不同，具体为，纳米填料一的重量百分比为5～20％；纳米填料二的重量百分比为1～5％；且纳米填料一和纳米填料二的粒径不会同时为20nm。即，纳米填料一和纳米填料二的粒径始终不同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，由A组分和B组分混合制成；其中，
所述A组分中各原料的重量百分比为：
所述B组分中各原料的重量百分比为：
并且，所述A组分与所述B组分按重量比为A：B＝1:2～2:1。
2.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述A组分和B组分中的乙烯基硅油为端乙烯基硅油、端侧乙烯基硅油中的一种或多种，粘度为100～5000mPa·s。
3.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述乙烯基硅树脂为含乙烯基的MT硅树脂、MQ硅树脂、MDT硅树脂、MTQ硅树脂中的一种或多种，所述硅树脂中有机基团R与Si的比值为1.1～1.6。
4.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述聚钛酸丁酯树脂的聚合度为1000～5000。
5.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述的纳米填料一和纳米填料二为不同粒径的疏水性纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，其中，所述纳米填料一的粒径为5～20nm，所述纳米填料二的粒径为20～100nm，且所述纳米填料一和纳米填料二的粒径不同时为20nm。
6.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述交联剂为含氢硅油、含氢硅树脂中的一种或多种，且氢含量为0.1～1.6％。
9.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述催化剂为铂催化剂、铑催化剂、钯催化剂、钌催化剂中的一种或多种；所述反应抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、马来酸二乙酯中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的一种疏水疏油性的双组分有机硅涂料，其特征在于，所述A组分和B组分中的有机溶剂分别为醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、芳香烃类溶剂中的一种或多种。
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