CN108467482B - 一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂、超疏水涂料及超疏水涂层 - Google Patents

一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂、超疏水涂料及超疏水涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂、超疏水涂料及超疏水涂层，所述星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料按以下步骤制备：1）向溶剂中加入润湿剂、分散剂、消泡剂和纳米疏水二氧化硅，搅拌、超声分散，得混合料；其中，二氧化硅占混合料的质量百分比为5%~8%；2）向上述混合料中加入星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂，搅拌，加入异氰酸酯类固化剂，搅拌至混匀，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料。本发明采用星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂替代氟树脂作为树脂基料，并与二氧化硅复合，制备得到超疏水涂料，所得涂料成膜后具有优异的疏水性能和附着力，其对水的接触角可达150°以上，可应用于输电导线、电力杆塔和航空航天等领域。

Description

一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂、超疏水涂料及超疏水 涂层
技术领域
本发明涉及一种星型支化树脂、以其为树脂基料的超疏水涂料和超疏水涂层，具体涉及一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂、超疏水涂料及超疏水涂层。
背景技术
疏水涂层通常是指水在涂层表面的静态接触角大于90°的涂层，当水在疏水涂层表面的静态接触角大于150°时称该涂层为超疏水涂层。目前，现有的疏水涂层具备多种功能，如自清洁、防覆冰、防污染、防腐蚀、防水等，可满足不同的市场需求，在航空、航海、能源、建筑、电子、防腐、传感器等领域具有非常广阔的应用前景。
超疏水涂层是由超疏水涂料喷涂、固化而成，目前，超疏水涂料领域多采用含氟树脂作为超疏水涂料的树脂基料，含氟树脂虽然具有优异的疏水性能，但其制备过程会对自然环境造成严重污染，且氟树脂的价格高昂，由此使得超疏水涂料的制备成本偏高。
发明内容
本发明的目的之一就是提供一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂，以为解决氟树脂成本高、污染大的问题。
本发明的目的之二就是提供一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，以解决以含氟树脂作为树脂基料的超疏水涂料制备成本高的问题。
本发明的目的之三就是提供一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层，以降低现有超疏水涂层的成本。
本发明的目的是这样实现的：
一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂，按以下步骤制备：向反应器中加入三羟甲基丙烷和辛酸亚锡，升温至100~150℃，滴加叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4~6h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂。其中，三羟甲基丙烷与叔碳酸缩水甘油酯的摩尔比为1∶3~9，辛酸亚锡的用量为三者总质量的3%。
反应式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
本发明的星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂的制备过程清洁、无污染，且成本大大低于氟树脂，将其用于制备超疏水涂料，所得涂料成膜后具有优异的疏水特性。
一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，按以下步骤制备：
1）向溶剂中加入润湿剂、分散剂、消泡剂和纳米疏水二氧化硅，搅拌、超声分散，得混合料；其中，二氧化硅占混合料的质量百分比为5%~8%，优选为7%~8%；
2）向上述混合料中加入星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂，搅拌，加入异氰酸酯类固化剂，搅拌至混匀，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料。
本发明的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料中，所述星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂是由叔碳酸缩水甘油酯与三羟甲基丙烷聚合而成。所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂与二氧化硅的质量比为6.25~10∶1。
本发明的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料中，所述异氰酸酯类固化剂为IPDI三聚体，所述IPDI三聚体的用量按式（Ⅰ）计算而得，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式中，OHV为星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂的羟值，mgKOH/g；42为NCO相对分子量；NCO为IPDI三聚体异氰酸值；NCO/OH取值1.1。
本发明的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料中，所述纳米疏水二氧化硅为瓦克H18；所述消泡剂为有机硅油消泡剂，所述分散剂为改性聚氨酯，所述润湿剂为离子型润湿剂，所述溶剂为乙酸丁酯，所述叔碳酸缩水甘油酯为天津市四友精细化学品有限公司的Shigena-10p。
本发明还提供一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层，按以下步骤制备：将上述的超疏水涂料喷涂、固化，得超疏水涂层，固化温度为80~100℃，固化时间为2~3h，优选地，固化温度为80℃，固化时间为2h。
本发明采用星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂替代了氟树脂作为树脂基料，并与二氧化硅复合，制备得到了超疏水涂料，所得涂料成膜后具有优异的疏水性能和附着力，其对水的接触角可达到150°以上，可广泛应用于输电导线、绝缘子、电力杆塔和航空航天等领域。
本发明在保证材料优异疏水特性的同时，大大降低了生产成本，并大幅度降低了生产过程对环境造成的污染。本发明方法操作简单，工艺条件温和，无需采用昂贵复杂的设备，成本低，实用性高。
附图说明
图1是实施例1所制涂层材料的水接触角测试结果图。
图2是实施例2所制涂层材料的水接触角测试结果图。
图3是实施例3所制涂层材料的水接触角测试结果图。
图4是实施例4所制涂层材料的水接触角测试结果图。
图5是对比例1所制涂层材料的水接触角测试结果图。
具体实施方式
实施例1
向反应器中依次加入13.417g三羟甲基丙烷和2.454g辛酸亚锡，加热升温至150℃，开始搅拌并向反应器中滴加68.4g叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂（无后续处理，直接使用）。
将0.02g润湿剂，0.02g分散剂，0.02g消泡剂与0.8g纳米疏水二氧化硅加入10g乙酸丁酯中搅拌10min，之后超声分散15min，得混合料；向上述混合料中加入5g星型支化叔碳酸缩水甘油酯，搅拌10min后加入7.5g异氰酸酯固化剂，混合均匀后，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料；将所得涂料喷涂、固化得到星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层。
对所得涂层材料进行疏水角的测试，测试结果如图1，其接触角为153.9°。
实施例2
向反应器中依次加入13.417g三羟甲基丙烷和4.506g辛酸亚锡，加热升温至150℃，向反应器中滴加136.8g叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂。
将0.02g润湿剂，0.02g分散剂，0.02g消泡剂与0.8g纳米疏水二氧化硅加入10g乙酸丁酯中搅拌10min，之后超声分散15min，得混合料；向上述混合料中加入5g星型支化叔碳酸缩水甘油酯，搅拌10min后加入5g异氰酸酯固化剂，混合均匀后，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料；将所得涂料喷涂、固化得到星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层。
对所得涂层材料进行疏水角的测试，测试结果如图2，其接触角为154.1°。
实施例3
向反应器中依次加入13.417g三羟甲基丙烷和6.56g辛酸亚锡，加热升温至150℃，向反应器中滴加205.2g叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂。
将0.02g润湿剂，0.02g分散剂，0.02g消泡剂与0.8g纳米疏水二氧化硅加入10g乙酸丁酯中搅拌10min，之后超声分散15min，得混合料；向上述混合料中加入5g星型支化叔碳酸缩水甘油酯，搅拌10min后加入2.5g异氰酸酯固化剂，混合均匀后，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料；将所得涂料喷涂、固化得到星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层。
对所得涂层材料进行疏水角的测试，测试结果如图3，其接触角为155.5°。
实施例4
向反应器中依次加入13.417g三羟甲基丙烷和2.454g辛酸亚锡，加热升温至150℃，开始搅拌并向反应器中滴加68.4g叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂（无后续处理，直接使用）。
将0.02g润湿剂，0.02g分散剂，0.02g消泡剂与0.5g纳米疏水二氧化硅加入10g乙酸丁酯中搅拌10min，之后超声分散15min，得混合料；向上述混合料中加入5g星型支化叔碳酸缩水甘油酯，搅拌10min后加入7.5g异氰酸酯固化剂，混合均匀后，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料；将所得涂料喷涂、固化得到星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层。
对所得涂层材料进行疏水角的测试，测试结果如图4，其接触角为149.8°。
对比例1
将0.02g润湿剂，0.02g分散剂，0.02g消泡剂与0.8g纳米疏水二氧化硅加入10g乙酸丁酯中搅拌10min，之后超声分散15min，得混合料；向上述混合料中加入5g含氟树脂，搅拌10min后加入0.71g异氰酸酯固化剂，混合均匀后，即得氟树脂超疏水涂料；将所得涂料喷涂、固化得到氟树脂超疏水涂层。
对所得涂层材料进行疏水角的测试，测试结果如图5，其接触角为153.2°。

Claims (8)

1.一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，按以下步骤制备：
1）向溶剂中加入润湿剂、分散剂、消泡剂和纳米二氧化硅，混匀，得混合料；其中，二氧化硅占混合料的质量百分比为5%~8%；
2）向上述混合料中加入星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂，搅拌，加入异氰酸酯类固化剂，搅拌至混匀，即得星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料；
所述星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂按以下步骤制备：向反应器中加入三羟甲基丙烷和辛酸亚锡，升温至100~150℃，滴加叔碳酸缩水甘油酯，滴毕，反应4~6h，降温出料，得星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂。
2.根据权利要求1所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯树脂与二氧化硅的质量比为6.25~10∶1。
3.根据权利要求1所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，所述异氰酸酯类固化剂为IPDI三聚体。
4.根据权利要求1所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，所述纳米二氧化硅为瓦克H18。
5.根据权利要求1所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅油消泡剂，所述分散剂为改性聚氨酯，所述润湿剂为离子型润湿剂，所述溶剂为乙酸丁酯。
6.根据权利要求1所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂料，其特征在于，所述叔碳酸缩水甘油酯为Shigena-10p，三羟甲基丙烷与叔碳酸缩水甘油酯的摩尔比为1∶3~9，辛酸亚锡的用量为三者总质量的3%。
7.一种星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层，其特征在于，按以下步骤制备：将权利要求1所述的超疏水涂料喷涂、固化，得超疏水涂层，固化温度为80~100℃，固化时间为2~3h。
8.根据权利要求7所述的星型支化叔碳酸缩水甘油酯超疏水涂层，其特征在于，固化温度为80℃，固化时间为2h。
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