CN108976424A - 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用 - Google Patents

一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108976424A
CN108976424A CN201810819654.5A CN201810819654A CN108976424A CN 108976424 A CN108976424 A CN 108976424A CN 201810819654 A CN201810819654 A CN 201810819654A CN 108976424 A CN108976424 A CN 108976424A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
low
energy
scopiform
silicone molecules
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.)
Pending
Application number
CN201810819654.5A
Other languages
English (en)
Inventor
吴旭
肖创洪
王正平
徐秀彬
于丹凤
刘敏换
陈睿
黄健嘉
黄钟全
叶培聪
吴锦栋
张素霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou University
Original Assignee
Guangzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou University filed Critical Guangzhou University
Priority to CN201810819654.5A priority Critical patent/CN108976424A/zh
Publication of CN108976424A publication Critical patent/CN108976424A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/42—Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences
    • C08G77/46—Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences containing polyether sequences
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/58—Epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62—Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216—Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/622—Polymers of esters of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids
    • C08G18/6225—Polymers of esters of acrylic or methacrylic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/73—Polyisocyanates or polyisothiocyanates acyclic
    • 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
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • 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
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • 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
    • 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
    • C09D5/1675—Polyorganosiloxane-containing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/10—Transparent films; Clear coatings; Transparent materials
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明属于高分子功能材料领域，公开了一种低表面能刷形有机硅分子及其制备方法和在涂层中的应用。本发明的刷形有机硅分子主链聚硅氧烷链段可提供防粘附性能所需的低表面能，侧链烷基链使有机硅分子可与丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、环氧树脂类等各种类工业通用树脂具有较好相溶性。此外，通过调节侧链亲水性，可实现有机硅分子水溶性并应用于通用水性涂料体系。在丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等涂层中加入少量该种刷形有机硅分子，即可降低涂层表面能，赋予涂层防污低粘附的显著功能，同时使涂层具有爽滑的手感。通用涂层材料应用广泛，使该种有机硅分子具有广阔的应用前景和可观的经济与社会效益。

Description

一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用
技术领域
本发明属于高分子功能材料领域，特别涉及一种低表面能刷形有机硅分子及其制备方法和在涂层中的应用。
背景技术
低粘附涂层在防涂鸦、防指纹、防污自洁、抗微生物粘附、输送管道防堵、防冰、防雾、液体凝结收集等方面显示出很好的应用前景。荷叶、猪笼草等仿生防粘附材料近年来在学术领域已成为研究热点，但仿生材料微纳米结构制备的复杂性、有限的稳定性和环境适应性长期制约着这些低粘附材料的技术转化和相关产品开发。
相对而言，低表面能聚合物涂层材料具有成本低、制备简单，化学和机械性能稳定等显著优势。通用树脂中包括丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、环氧树脂类等各种类树脂在自身物化性能特点的基础上在不同基材、成膜条件、及不同领域应用。如为实现涂层低粘附功能，对各类细分树脂进行结构设计和低表面能修饰会对研究开发、定型的工业化成产工艺和设备提出一系列的挑战。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低表面能刷形有机硅分子。
本发明另一目的在于提供上述低表面能刷形有机硅分子的制备方法。
本发明另一目的在于提供上述低表面能刷形有机硅分子在涂层中的应用。
本发明的再一目的在于提供一种由上述低表面能刷形有机硅分子制备得到的低粘附防污涂层。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种低表面能刷形有机硅分子，其主要由以下方法制备得到：在溶剂和催化剂存在条件下，含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚通过硅氢加成反应制备得到目标产物低表面能刷形有机硅分子。反应式如下所示：
所述的含氢硅油为含氢量为0.01-0.5％的含氢硅油；其结构式可为如下所示结构：
其中，a＝0-60，b＝1-40，优选为a＝0-50，b＝1-30，更优选为a＝0-15，b＝1-15。
所述的含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的结构式如下所示：
其中，m＝0-40，n＝0-40，优选为m＝0-30，n＝0-30，更优选为m＝2-15，n＝5-30。
所述的含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚和含氢硅油的用量满足：含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚中的碳碳双键与含氢硅油中的硅氢键的摩尔比≤1，优选为1；
所述的溶剂为甲苯、苯、正丁醇、异丙醇、丁酮、丙酮、乙二醇单丁醚等中的一种或多种混合；优选为甲苯、正丁醇、异丙醇等中的一种或多种混合；
所述的催化剂为氯铂酸等催化剂；所述的催化剂的用量满足催化剂的量为反应有效成分质量的0-3％，其中的有效成分为含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚和含氢硅油；
所述的硅氢加成反应是指在60-150℃反应1-6h。
上述的低表面能刷形有机硅分子在制备低粘附防污涂层中的应用。本发明可通过侧链亲水性调控上述的低表面能刷形有机硅分子水溶性，使有机硅分子适用于各类丙烯酸树脂，聚氨酯、聚酯、环氧等水性树脂。
一种低粘附防污涂层，其包括上述的低表面能刷形有机硅分子、通用树脂和交联剂；
所述的通用树脂可为丙烯酸树脂，聚氨酯、聚酯、环氧树脂等通用树脂；所述的通用树脂的用量为形成涂层的混合物的总质量的50-90％；
所述的低表面能刷形有机硅分子的用量满足低表面能刷形有机硅分子的的添加量为形成涂层的混合物的总质量的10-30％；
所述的交联剂可为异氰酸酯或氨基树脂；所述的交联剂的用量为形成涂层的混合物的总质量的0-30％。
一种上述的低粘附防污涂层的制备方法，包括以下步骤：按配比将通用树脂、低表面能刷形有机硅分子、交联剂混合均匀，然后涂装在基材上，预烘后再进行烘焙即得到所述的低粘附防污涂层。
所述的涂装可采用喷涂、浸涂、刮涂、电泳等工业化涂装工艺涂装；
所述的基材可为玻璃、金属、木器、陶瓷、聚合物、纺织品等多种基材。
所述的预烘是指在30-90℃预烘0-2h；
所述的烘焙是指在90-170℃烘焙1min-1h。
本发明的机理为：
本发明通过硅氢加成反应合成了一种刷形结构的低表面能有机硅分子，并对结构进行了表征。有机硅分子主链聚硅氧烷链段可提供防粘附性能所需的低表面能，侧链烷基链使有机硅分子可与丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、环氧树脂类等各种类树脂具有较好的相溶性。此外，通过调节侧链亲水性，可实现有机硅分子水溶性并应用于通用水性涂料体系。在丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等涂层中加入少量该种刷形有机硅分子，即可降低涂层表面能，赋予涂层防污低粘附的显著功能，同时使涂层具有爽滑的手感。通用涂层材料应用广泛，使该种有机硅分子具有广阔的应用前景和可观的经济与社会效益。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明的有机硅分子主链聚硅氧烷链段可提供防粘附性能所需的低表面能，侧链烷基链使有机硅分子可与丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、环氧树脂类等各种类工业通用树脂具有较好相溶性。此外，通过调节侧链亲水性，可实现有机硅分子水溶性并应用于通用水性涂料体系。在丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等涂层中加入少量该种刷形有机硅分子，即可降低涂层表面能，赋予涂层防污低粘附的显著功能，同时使涂层具有爽滑的手感；
(2)本发明的涂层均可显现出优良的低粘附防污性能，并具有爽滑的手感和风格。低粘附性表现为对水、二碘甲烷、十六烷、乙醇等不同表面张力液体的低粘附性(4种液体表面张力分别为72.8,50.8,27.5,和22.1mN/m)，以及对植物油、泵油、原油等不同粘度液体的低粘附性。液体完全不粘附涂层，接触后滑落不留痕迹；油性记号笔的笔记在涂层表面收缩，可以轻易用纸巾擦除；指纹液在涂层表面同样收缩易于去除。表明涂层具有显著的防涂鸦和防指纹功能。
附图说明
图1为实施例1制备得到的低表面能刷形有机硅分子的核磁氢谱图；
图2为实施例4中各种代表性液体在不同倾斜角度以及不同时间下在涂层上的粘附状态图，其中a代表各种代表性在平面的玻璃上的状态图,b,c,d分别表示玻璃倾斜45度时，经过15s,30s,120s时各种代表性液体在涂层上的粘附状态图；
图3为生活中通用液体在倾斜的实施例4中制备的涂层上不同时间的滑落状态图；
图4为涂覆有实施例4制备的涂层的玻璃与没有涂覆涂层的玻璃在不同波长下的透过率图；
图5为实施例4制备的涂层表面的元素地图；
图6为实施例4制备的涂层表面的X射线光电能谱图；
图7为不同的液体在不同摩擦次数的实施例4中涂层表面的接触角和滚动角。
图8为不同的涂层在10％的NaCl溶液中浸泡3天后的SEM图，其中a为水性丙烯酸树脂涂层，b为添加10％实施例1制备的低表面能有机硅分子的丙烯酸混合树脂涂层。
具体实施方式
下面结合实施例和附图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。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1～3中所用的含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的结构式为其中m＝2-15，n＝5-15。购自于杭州丹维科技有限公司。
实施例1～3中所用的含氢硅油的含氢量为0.01-0.5％，无色透明。
实施例1：
在溶剂和催化剂存在条件下，含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚通过硅氢加成反应制备得到低表面能刷形有机硅分子。
其中溶剂为甲苯，催化剂为氯铂酸，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的结构式为CH2＝CHCH2O[CH2CH2O]10[(CH3)CHCH2O]2CH3，含氢硅油的含氢量为0.01-0.5％；
含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚中的碳碳双键与含氢硅油中的硅氢键的摩尔比为1，催化剂的量为含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的质量的1％；
硅氢加成反应是指在100℃反应3h。
实施例1中得到的低表面能刷形有机硅分子在氘代丙酮中通过500MHz核磁表征，得到的核磁氢谱图如图1所示，从图1中可以看出，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚原料中的双键基团消耗殆尽，预期的硅氢加成反应顺利进行，从图中可看出预期产物结构所对应的所有特征峰，说明成功合成了低表面能刷形有机硅分子。
实施例2
在溶剂和催化剂存在条件下，含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚通过硅氢加成反应制备得到低表面能刷形有机硅分子。
其中溶剂为甲苯，催化剂为氯铂酸，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的结构式为CH2＝CHCH2O[CH2CH2O]5[(CH3)CHCH2O]15CH3，含氢硅油的含氢量为0.01-0.5％；
含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚中的碳碳双键与含氢硅油中的硅氢键的摩尔比为1，催化剂的量为含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的质量的0.1％；
硅氢加成反应是指在60℃反应6h。
实施例2中得到的低表面能刷形有机硅分子在氘代丙酮中通过500MHz核磁表征与图1相似，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚原料中的双键基团消耗殆尽，预期的硅氢加成反应顺利进行，从图中可看出预期产物结构所对应的所有特征峰，说明成功合成了低表面能刷形有机硅分子。
实施例3
在溶剂和催化剂存在条件下，含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚通过硅氢加成反应制备得到低表面能刷形有机硅分子。
其中溶剂为甲苯，催化剂为氯铂酸，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的结构式为CH2＝CHCH2O[CH2CH2O]15[(CH3)CHCH2O]2CH3，含氢硅油的含氢量为0.01-0.5％；
含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚中的碳碳双键与含氢硅油中的硅氢键的摩尔比为1，催化剂的量为含氢硅油与含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚的质量的0.1％；
硅氢加成反应是指在150℃反应1h。
实施例3中得到的低表面能刷形有机硅分子在氘代丙酮中通过500MHz核磁表征与图1相似，含有环氧丙烷链(PO)和环氧乙烷链(EO)的聚醚原料中的双键基团消耗殆尽，预期的硅氢加成反应顺利进行，从图中可看出预期产物结构所对应的所有特征峰，说明成功合成了低表面能刷形有机硅分子。
实施例4-9：低粘附防污爽滑涂层的制备
表1实施例4-9中低粘附防污爽滑涂层的组成
分别采用上述各实施例配制的混合树脂和乳液采用刮涂的方法分别涂覆于玻璃和金属表面，对涂层进行温度90℃，时长10min的焙烘。最后对预烘后的涂层进行170℃，时长为1h的培烘，得到低粘附防污爽滑涂层。
上述各实施例的涂层诸如漆膜外观(GB1729-1979漆膜颜色及外观测定法)、粘度(GB1723-1993涂料粘度测定法)、细度(GB6753.1-86涂料碾磨细度的测定)、表干及实干的时间(GB1728.89漆膜、腻子膜干燥时间确定)、铅笔硬度(GB6739-86涂膜硬度铅笔测定法)等漆膜常规检测项目的检测结果均能达到技术指标，在此不赘述。以下是针对各实施例涂层在不同基材上的特性进行检测的项目：
涂层的低粘附防污性能测试：
向实施例4中得到的涂覆在玻璃表面的涂层上从左到右依次滴加不同表面张力的代表性液体水、二碘甲烷、十六烷、乙醇(室温表面张力分别为72.8，50.8，27.5和22.1mN/m)、以及不同粘度代表性液体植物油、泵油、原油(室温粘度分别为80，200，600cP)，不同液体在平面的玻璃上的状态图如图2中a所示，当将该涂覆有实施例4中的涂层的玻璃倾斜45℃时，经过15,30,120秒时的液体在涂层上的粘附情况分别如图2中的b、c、d所示，从图2中的b、c、d可知，各代表性液体先后从涂层上滑落，不留下任何痕迹，说明实施例4制备的涂层对各类液体具有优良的低粘附性和防污性能。值得注意的是，以上液体在与涂层接触一小时后，仍可滑落不留任何痕迹。
向实施例4中得到的涂覆在玻璃表面的涂层上分别滴加KOH水溶液(60wt％)，H2SO4水溶液(60wt％)，NaCl水溶液(20wt％)，可乐，醋，然后倾斜45度，不同溶液在不同时间的滑落状态如图3所示，从图3中可以看出，KOH(60wt％)，H2SO4(60wt％)，NaCl(20wt％)，可乐，醋均可在涂层表面自由滑落，表现出涂层对生活中通用液体优良的低粘附性和防污性能。
在实施例5-9中得到的涂层分别进行同样的实验，水、二碘甲烷、十六烷、乙醇、植物油、泵油、原油、KOH水溶液(60wt％)，H2SO4水溶液(60wt％)，NaCl水溶液(20wt％)，可乐，醋等均可在涂层表面自由滑落，说明实施例5-9中所得的涂层对不同表面张力的代表性液体以及生活中通用液体优良的低粘附性和防污性能。
不同液体在涂层表面的接触角、滚动角、前进角和后退角数据
采用接触角测量仪(SDC-200，东莞晟鼎)对水、二碘甲烷、乙醇、食用油、泵油和原油在实施例4制备的涂层表面的接触角、滚动角、前进角和后退角进行测试，结果如表2所示：
表2不同液体在实施例4制备的涂层表面的接触角、滚动角、前进角和后退角数据
涂层的透明性
对涂覆有实施例4制备的涂层的玻璃与没有涂覆涂层的玻璃进行紫外透过率的测试，涂覆有实施例4制备的涂层的玻璃与没有涂覆涂层的玻璃在不同波长下的透过率如图4所示，从图4中可以看出，涂覆有实施例4制备的涂层的玻璃在500nm可见光波长的紫外透过率达97％，说明本发明的涂层具有理想的透明性。
同理，将实施例5-9制备的涂层的玻璃进行紫外透过率测试，其在500nm可见光波长的紫外透过率均能达到97％，说明实施例5-9制备的涂层也具有理想的透明性。
涂层表面元素图
由能谱仪测试(Hitachi S-530)对实施例4制备的涂层表面元素进行测试，结果如图5所示，从图5中可以看出，涂层表面元素分散均匀，其中刷形有机硅分子均匀的分散在涂层表面，说明了有机硅分子与聚合物树脂的良好相容性和分散性。
实施例5-9中所制备的涂层的表面元素地图与图5相似，刷形有机硅分子均匀分散在涂层表面，说明了有机硅分子与聚合物树脂的良好相容性和分散性。
涂层表面的元素分析
采用X射线光电子能谱分析实施例4制备的涂层表面的元素分布，结果如图6所示，从图6中可以看出表面元素中硅分子的存在，硅的有效含量约为6.57％。
涂层的摩擦实验
实施例4-9中制备的涂层的厚度均约为5微米，摩擦实验机负重1kg的纺织品摩擦1000次均约消耗1微米涂层，表明涂层具有优良的耐摩擦性能。
实施例4中制备的涂层在摩擦实验机负重1kg的纺织品摩擦0次、1000次、2000次、3000次和4000次时，不同的液体在涂层上的接触角和滚动角如图7所示，从图7中可以看出，在摩擦4000次以后，涂层接触角略有降低、滚动角略有增高，但在摩擦4000次后，涂层仍然具有显著的低粘附和防污功能，显示了涂层优良的耐久性和可实用价值。
涂层的防腐实验
将涂覆在铁片上的实施例9中的涂层浸入10％的NaCl溶液中浸泡3天后SEM测试结果如图8中的b所示；同理，将未加入有机硅分子的水性丙烯酸树脂VSK涂敷在铁片上，对涂层进行温度90℃，时长10min的预烘。最后对预烘后的涂层进行170℃，时长为1h的焙烘，然后浸入10％的NaCl溶液中浸泡3天后SEM测试结果如图8中的a所示。从图8中可以看出，不加低表面能有机硅分子的涂层破损明显，而加入硅分子的涂层无明显破损。说明硅分子的添加可有效提涂层的耐腐蚀性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低表面能刷形有机硅分子，其特征在于由以下方法制备得到：在溶剂和催化剂存在条件下，含氢硅油与含有环氧丙烷链和环氧乙烷链的聚醚通过硅氢加成反应制备得到目标产物低表面能刷形有机硅分子，结构式如下：
其中，m＝0-40，n＝0-40，a＝0-60，b＝1-40。
2.一种根据权利要求1所述的低表面能刷形有机硅分子，其特征在于；
所述的含氢硅油为含氢量为0.01-0.5％的含氢硅油；其结构式为如下所示结构：
其中，a＝0-60，b＝1-40；
所述的含有环氧丙烷链和环氧乙烷链的聚醚的结构式如下所示：
其中，m＝0-40，n＝0-40。
3.根据权利要求1所述的低表面能刷形有机硅分子，其特征在于：
所述的含有环氧丙烷链和环氧乙烷链的聚醚和含氢硅油的用量满足：含有环氧丙烷链和环氧乙烷链的聚醚中的碳碳双键与含氢硅油中的硅氢键的摩尔比≤1。
4.根据权利要求1所述的低表面能刷形有机硅分子，其特征在于：
所述的溶剂为甲苯、苯、正丁醇、异丙醇、丁酮、丙酮、乙二醇单丁醚中的一种或多种混合；
所述的催化剂为氯铂酸催化剂；所述的催化剂的用量满足催化剂的量为反应有效成分质量的0-3％，其中的有效成分为含有环氧丙烷链和环氧乙烷链的聚醚和含氢硅油。
5.根据权利要求1所述的低表面能刷形有机硅分子，其特征在于：
所述的硅氢加成反应是指在60-150℃反应1-6h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的低表面能刷形有机硅分子在制备低粘附防污涂层中的应用。
7.一种低粘附防污涂层，其特征在于包括权利要求1-5任一项所述的低表面能刷形有机硅分子、通用树脂和交联剂。
8.根据权利要求7所述的低粘附防污涂层，其特征在于：
所述的通用树脂为丙烯酸树脂，聚氨酯、聚酯或环氧树脂；所述的通用树脂的用量为形成涂层的混合物的总质量的50-90％；
所述的低表面能刷形有机硅分子的用量满足低表面能刷形有机硅分子的的添加量为形成涂层的混合物的总质量的10-30％；
所述的交联剂为异氰酸酯或氨基树脂；所述的交联剂的用量为形成涂层的混合物的总质量的0-30％。
9.一种根据权利要求7或8所述的低粘附防污涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按配比将通用树脂、低表面能刷形有机硅分子、交联剂混合均匀，然后涂装在基材上，预烘后再进行烘焙即得到所述的低粘附防污涂层。
10.根据权利要求9所述的低粘附防污涂层的制备方法，其特征在于：
所述的涂装采用喷涂、浸涂、刮涂或电泳工艺涂装；
所述的基材为玻璃、金属、木器、陶瓷、聚合物或纺织品；
所述的预烘是指在30-90℃预烘0-2h；
所述的烘焙是指在90-170℃烘焙1min-1h。
CN201810819654.5A 2018-07-24 2018-07-24 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用 Pending CN108976424A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810819654.5A CN108976424A (zh) 2018-07-24 2018-07-24 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810819654.5A CN108976424A (zh) 2018-07-24 2018-07-24 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108976424A true CN108976424A (zh) 2018-12-11

Family

ID=64550449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810819654.5A Pending CN108976424A (zh) 2018-07-24 2018-07-24 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108976424A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109703076A (zh) * 2018-12-26 2019-05-03 浙江东进新材料有限公司 一种空气枕面料的制备方法
CN110467842A (zh) * 2019-07-30 2019-11-19 清远市美佳乐环保新材股份有限公司 一种具有润湿增稠多功能水性助剂及其制作方法
CN112175465A (zh) * 2020-10-06 2021-01-05 青岛鸿志道防水工程技术有限责任公司 水性涂料及其形成方法
CN112175188A (zh) * 2020-10-06 2021-01-05 青岛鸿志道防水工程技术有限责任公司 亲水改性的有机硅氧烷及其在水性涂料中的应用
CN114316796A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 深圳市英维克科技股份有限公司 一种防腐涂层、应用该防腐涂层的换热器及涂附方法
CN114836114A (zh) * 2022-05-26 2022-08-02 Ppg涂料(天津)有限公司 涂料组合物
CN115197625A (zh) * 2022-07-20 2022-10-18 山东恒泰纺织有限公司 一种富含线圈状类液刷的自粘附超滑涂层及其制备方法与应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004202385A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Chugoku Marine Paints Ltd プライマー防汚塗膜または複合防汚塗膜で被覆された水中構築構造物塗装体、および水中構築構造物の防汚方法
CN104106006A (zh) * 2012-02-10 2014-10-15 3M创新有限公司 可光致固化的组合物
CN104745038A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 浙江省海洋开发研究院 一种复合型超疏水海洋防污涂料、制备方法及其使用
WO2015097240A2 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Ppg Coatings Europe B.V. Block copolymer and method of preparation
CN107033761A (zh) * 2017-03-17 2017-08-11 广州大学 一种水性无氟防指纹防污聚合物复合涂层及其使用方法
CN107779031A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 广州大学 不含任何有机溶剂的乳液体系制备的低粘附防污爽滑涂层
CN107779032A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 广州大学 一种原油低粘附防污涂层及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004202385A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Chugoku Marine Paints Ltd プライマー防汚塗膜または複合防汚塗膜で被覆された水中構築構造物塗装体、および水中構築構造物の防汚方法
CN104106006A (zh) * 2012-02-10 2014-10-15 3M创新有限公司 可光致固化的组合物
WO2015097240A2 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Ppg Coatings Europe B.V. Block copolymer and method of preparation
CN104745038A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 浙江省海洋开发研究院 一种复合型超疏水海洋防污涂料、制备方法及其使用
CN107033761A (zh) * 2017-03-17 2017-08-11 广州大学 一种水性无氟防指纹防污聚合物复合涂层及其使用方法
CN107779031A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 广州大学 不含任何有机溶剂的乳液体系制备的低粘附防污爽滑涂层
CN107779032A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 广州大学 一种原油低粘附防污涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴旭: ""水溶性刷形聚硅氧烷的合成及表面张力"", 《广州大学学报（自然科学版）》 *
吴超等: "《微颗粒黏附与清除》", 31 January 2014, 冶金工业出版社 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109703076A (zh) * 2018-12-26 2019-05-03 浙江东进新材料有限公司 一种空气枕面料的制备方法
CN109703076B (zh) * 2018-12-26 2021-03-09 浙江东进新材料有限公司 一种空气枕面料的制备方法
CN110467842A (zh) * 2019-07-30 2019-11-19 清远市美佳乐环保新材股份有限公司 一种具有润湿增稠多功能水性助剂及其制作方法
CN112175465A (zh) * 2020-10-06 2021-01-05 青岛鸿志道防水工程技术有限责任公司 水性涂料及其形成方法
CN112175188A (zh) * 2020-10-06 2021-01-05 青岛鸿志道防水工程技术有限责任公司 亲水改性的有机硅氧烷及其在水性涂料中的应用
CN114316796A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 深圳市英维克科技股份有限公司 一种防腐涂层、应用该防腐涂层的换热器及涂附方法
CN114836114A (zh) * 2022-05-26 2022-08-02 Ppg涂料(天津)有限公司 涂料组合物
WO2023227107A1 (en) * 2022-05-26 2023-11-30 Ppg Coatings (Tianjin) Co., Ltd. Coating composition
CN115197625A (zh) * 2022-07-20 2022-10-18 山东恒泰纺织有限公司 一种富含线圈状类液刷的自粘附超滑涂层及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108976424A (zh) 一种低表面能刷形有机硅分子及其制备和在涂层中的应用
CN108329480B (zh) 改性聚硅氮烷预聚物、改性聚硅氮烷涂料及其使用方法
CN103937359B (zh) 一种玻璃基材水性裂纹漆的制备方法
CN102471640B (zh) 一种涂层剂用表面调整剂
WO2014004840A1 (en) Hydrophobic and oleophobic coating composition
WO2012064646A1 (en) Hydrophobic fluorinated coatings
CA3055138C (en) Surface reactivation treatment
CN112210293A (zh) 疏水疏油涂层组合物及其制备方法
CN108129971B (zh) 一种薄膜基材的环保耐指纹防刮涂层及其使用方法
CN109468029A (zh) 一种水性卷钢涂料面漆及其制备方法
CN104725640A (zh) 亲水改性硅溶胶及其在制备亲水防雾耐磨涂料中的应用
CN109897503A (zh) 一种常温固化有机硅改性环氧树脂涂料及其制备方法与应用
CN109535954A (zh) 一种汽车内饰用软触弹性涂料
CN107936814A (zh) 一种poss 改性的高硬度聚氨酯净味木器漆
CN110484102A (zh) 一种新型聚酯氧化珍珠辊涂涂料及其制备方法和应用
WO2022198962A1 (zh) 一种屏幕用水性罩光清漆组合物及其制备方法和应用
CN109111767A (zh) 一种可变色可擦写的环保涂料及其制备方法
CN106318202B (zh) 无尘书写板专用涂料的制作方法
CN112111220B (zh) 单层抗指纹涂料组合物
CN107652872A (zh) Uv固化涂料及其制备方法和应用
CN110305561B (zh) 一种防腐的水性叶络纹理效果漆及其制备方法和施工方法
CN113214731A (zh) 一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料及其制备方法和应用
CN116218261B (zh) 具有自清洁抗静电防尘的智能自修复复合防污纳米涂层及其制备方法
CN110724256A (zh) 一种疏水处理剂及其制备方法和应用、耐磨自清洁玻璃及制备方法
Adamu et al. Characterization of Emulsion Paints Formulated using Reactive–Dyed Starch as a Pigment

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181211

RJ01 Rejection of invention patent application after publication