CN109609007A - 一种耐磨超疏水涂料的制备方法 - Google Patents

一种耐磨超疏水涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料制备技术，旨在提供一种耐磨超疏水涂料的制备方法。包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氨酯乳液搅拌得到混合物一；乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维、绢云母、纯丙乳液搅拌得到混合物二；正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌、磷酸三丁酯、蒸馏水搅拌得到混合物三；碳纤维、石墨烯分散液、丙二醇超声得到混合物四；混合物四加入混合物一中搅拌得到混合物五；混合物三加入混合物二中搅拌得到混合物六；混合物五加入混合物六中搅拌得到耐磨超疏水涂料。本发明制备获得的的涂料按常规施工方法直接涂覆于建筑物表面室温固化后，水接触角可达到160°以上，且具有极好的耐磨特性。

Description

一种耐磨超疏水涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料制备技术，具体涉及一种耐磨超疏水涂料的制备方法。
背景技术
超疏水结构的涂料常用于构建建筑物自清洁表面。在自然降水过程中，水滴因无法在超疏水表面粘附而滑落，滑落过程中即可带走大量附着于建筑物表面的污染物，从而达到自清洁的目的。
但常规超疏水材料构建的自清洁表面往往不耐磨，轻微磨损或刮擦后其疏水性能即大幅度下降。而建筑物表面容易受风沙侵蚀、异物刮擦及异物跌落撞击等的影响，在其表面构建的超疏水结构也对经受各种形式的磨损、刮擦或撞击的能力提出要求。
因此，开发具有高耐磨性质的超疏水涂料，对建筑物自清洁表面的构建具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种耐磨超疏水涂料的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种耐磨超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按下述重量比例取各原料组分：
正硅酸乙酯4-5份；乙基纤维素纤维5-6份；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维3-4份；聚乙烯纤维1-2份；聚丙烯纤维6-7份；石墨烯分散液0.5-1.5份；玄武岩纤维9-10份；绢云母8-10份；聚丙烯酸丁酯3-5份；碳纤维2-4份；硝基纤维素2-4份；纳米二氧化硅4-5份；纯丙乳液10-11份；聚氨酯乳液10-11份；硫化锌0.5-1.5份；二氧化钛1-3份；磷酸三丁酯1-3份；丙二醇2-3份；蒸馏水4-28份；
所述石墨烯分散液浓度为2g/L；纯丙乳液固含量为40-60％；聚氨酯乳液固含量为40-60％；
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维以及聚丙烯纤维加入聚氨酯乳液中，持续搅拌1-3小时，得到混合物一；
(3)将乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维和绢云母加入纯丙乳液中，持续搅拌1-3小时，得到混合物二；
(4)将正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌和磷酸三丁酯加入蒸馏水中，持续搅拌1-3小时，得到混合物三；
(5)将碳纤维、石墨烯分散液加入丙二醇中，超声10-30分钟，得到混合物四；
(6)将混合物四加入混合物一中，持续搅拌1-3小时，得到混合物五；
(7)将混合物三加入混合物二中，持续搅拌1-3小时，得到混合物六；
(8)将混合物五加入混合物六中，持续搅拌0.5-1小时，得到耐磨超疏水涂料。
本发明中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维直径在15-75微米，长度为10mm；聚乙烯纤维直径在15-75微米，长度为5mm；聚丙烯纤维直径在15-75微米，长度为3mm；玄武岩纤维直径在15-75微米，长度为1mm；碳纤维直径在5-15微米，长度在1mm。
本发明中，所述绢云母粒径在45-75微米；聚丙烯酸丁酯的数均分子量在50000-150000；纳米二氧化硅粉体的粒径在10-50纳米；硫化锌粒径在5-25微米；二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径在5-25微米。
本发明所述耐磨超疏水涂料的使用方法：喷涂、辊涂或刷涂于需要进行疏水改造的表面，室温下自然干燥即可。
发明原理描述：
本发明所得涂料在干燥后可获得多种纤维的复合结构，该结构具有如下特点：
1、碳纤维、玄武岩纤维垂直于涂层表面形成粗糙的超疏水结构；
2、乙基纤维素纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维，则平行穿插于碳纤维及玄武岩纤维形成的垂直粗糙结构中，从而有效强化该结构
3、乙基纤维素纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维不同的模量可使得表面结构具有极广的弹性区间，从而使得表面结构就有极好的柔性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
本发明制备获得的的涂料可按常规施工方法直接涂覆于建筑物表面，室温固化后，其水接触角可达到160o以上，且具有极好的耐磨特性，经过1000次喷砂处理后，其水接触角仍然可保持在155o以上。与现有具有相同功能的涂料相比，本发明制备的涂料耐磨性能提升了5倍以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
耐磨超疏水涂料的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)按重量比例取各原料组分：
正硅酸乙酯5份；乙基纤维素纤维6份；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维4份；聚乙烯纤维2份；聚丙烯纤维7份；石墨烯分散液1.5份；玄武岩纤维10份；绢云母10份；聚丙烯酸丁酯5份；碳纤维4份；硝基纤维素4份；纳米二氧化硅5份；纯丙乳液11份；聚氨酯乳液11份；硫化锌1.5份；二氧化钛3份；磷酸三丁酯3份；丙二醇3份；蒸馏水4份。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维直径在45微米-75微米，长度为10mm；聚乙烯纤维直径在45微米-75微米，长度为5mm；聚丙烯纤维直径在45微米-75微米，长度为3mm；石墨烯分散液浓度为2g/L；玄武岩纤维直径在45微米-75微米，长度为1mm；绢云母粒径在60微米-75微米；聚丙烯酸丁酯的数均分子量在100000-150000；碳纤维直径在10微米-15微米，长度在1mm；纳米二氧化硅粉体的粒径在30纳米-50纳米；纯丙乳液固含量为60％；聚氨酯乳液固含量为60％；硫化锌粒径在15微米-25微米；二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径在15微米-25微米；
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维以及聚丙烯纤维按比例加入聚氨酯乳液中并持续搅拌3小时，得到混合物一；
(3)将乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维以及绢云母按比例加入纯丙乳液中并持续搅拌3小时，得到混合物二；
(4)将正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌、磷酸三丁酯按比例加入蒸馏水中并持续搅拌3小时，得到混合物三；
(5)将碳纤维、石墨烯分散液按比例加入丙二醇中，超声30分钟，得到混合物四；
(6)将混合物四加入混合物一中，持续搅拌3小时，得到混合物五；
(7)将混合物三加入混合物二中，持续搅拌3小时，得到混合物六
(8)将混合物五加入混合物六中，持续搅拌1小时，得到耐磨超疏水涂料。
实施例2：
耐磨超疏水涂料的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)按重量比例取各原料组分：
正硅酸乙酯4份；乙基纤维素纤维5份；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维3份；聚乙烯纤维1份；聚丙烯纤维6份；石墨烯分散液0.5份；玄武岩纤维9份；绢云母8份；聚丙烯酸丁酯3份；碳纤维2份；硝基纤维素2份；纳米二氧化硅4份；纯丙乳液10份；聚氨酯乳液10份；硫化锌0.5份；二氧化钛1份；磷酸三丁酯1份；丙二醇2份；蒸馏水28份；
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维直径在15微米-45微米，长度为10mm；聚乙烯纤维直径在15微米-45微米，长度为5mm；聚丙烯纤维直径在15微米-45微米，长度为3mm；石墨烯分散液浓度为2g/L；玄武岩纤维直径在15微米-45微米，长度为1mm；绢云母粒径在45微米-60微米；聚丙烯酸丁酯的数均分子量在50000-100000；碳纤维直径在5微米-10微米，长度在1mm；纳米二氧化硅粉体的粒径在10纳米-30纳米；纯丙乳液固含量为40％；聚氨酯乳液固含量为40％；硫化锌粒径在5微米-15微米；二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径在5微米-15微米。
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维以及聚丙烯纤维按比例加入聚氨酯乳液中并持续搅拌1小时，得到混合物一；
(3)将乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维以及绢云母按比例加入纯丙乳液中并持续搅拌1小时，得到混合物二；
(4)将正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌、磷酸三丁酯按比例加入蒸馏水中并持续搅拌1小时，得到混合物三；
(5)将碳纤维、石墨烯分散液按比例加入丙二醇中，超声10分钟，得到混合物四；
(6)将混合物四加入混合物一中，持续搅拌1小时，得到混合物五；
(7)将混合物三加入混合物二中，持续搅拌1小时，得到混合物六；
(8)将混合物五加入混合物六中，持续搅拌30分钟，得到耐磨超疏水涂料。
实施例3：
耐磨超疏水涂料的制备方法，依次包括如下步骤：
(1)按重量比例取各原料组分：
正硅酸乙酯4.5份；乙基纤维素纤维5.5份；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维3.5份；聚乙烯纤维1.5份；聚丙烯纤维6.5份；石墨烯分散液1份；玄武岩纤维9.5份；绢云母9份；聚丙烯酸丁酯4份；碳纤维3份；硝基纤维素3份；纳米二氧化硅4.5份；纯丙乳液10.5份；聚氨酯乳液10.5份；硫化锌1份；二氧化钛2份；磷酸三丁酯2份；丙二醇2.5份；蒸馏水16份。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维直径在30微米-60微米，长度为10mm；聚乙烯纤维直径在30微米-60微米，长度为5mm；聚丙烯纤维直径在30微米-60微米，长度为3mm；石墨烯分散液浓度为2g/L；玄武岩纤维直径在30微米-60微米，长度为1mm；绢云母粒径在52微米-67微米；聚丙烯酸丁酯的数均分子量在75000-125000；碳纤维直径在7.5微米-12.5微米，长度在1mm；纳米二氧化硅粉体的粒径在20纳米-40纳米；纯丙乳液固含量为50％；聚氨酯乳液固含量为50％；硫化锌粒径在10微米-20微米；二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径在10微米-20微米；
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维以及聚丙烯纤维按比例加入聚氨酯乳液中并持续搅拌2小时，得到混合物一；
(3)将乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维以及绢云母按比例加入纯丙乳液中并持续搅拌2小时，得到混合物二；
(4)将正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌、磷酸三丁酯按比例加入蒸馏水中并持续搅拌2小时，得到混合物三；
(5)将碳纤维、石墨烯分散液按比例加入丙二醇中，超声20分钟，得到混合物四；
(6)将混合物四加入混合物一中，持续搅拌2小时，得到混合物五；
(7)将混合物三加入混合物二中，持续搅拌2小时，得到混合物六
(8)将混合物五加入到混合物六中，持续搅拌45分钟，得到耐磨超疏水涂料。
发明效果验证
1、将依据实施例1-3制备得到的耐磨超疏水涂料，分别记为样品一、样品二以及样品三。取常规超疏水材料：耐沾污纳米自清洁涂料ZS-511(北京志盛威华化工有限公司)、江苏领科化学科技有限公司产超疏水剂、Ultra-Ever Dry(UltraTech，USA)，分别作为样品四、样品五、样品六。
2、将样品一至样品六分别涂覆于304不锈钢板表面，于室温下固化成膜。
3、采用喷砂机对各样品的涂料表面进行1000次喷砂处理，每次5分钟，而后进行表面接触角测试，其测试结果如下表
从上表可以看出，相对于市售超疏水涂料，本发明所得耐磨超疏水涂料具有好的超疏水性能及耐磨性能，其技术效果相对而言是十分显著的。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种耐磨超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按下述重量比例取各原料组分；正硅酸乙酯4-5份；乙基纤维素纤维5-6份；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维3-4份；聚乙烯纤维1-2份；聚丙烯纤维6-7份；石墨烯分散液0.5-1.5份；玄武岩纤维9-10份；绢云母8-10份；聚丙烯酸丁酯3-5份；碳纤维2-4份；硝基纤维素2-4份；纳米二氧化硅4-5份；纯丙乳液10-11份；聚氨酯乳液10-11份；硫化锌0.5-1.5份；二氧化钛1-3份；磷酸三丁酯1-3份；丙二醇2-3份；蒸馏水4-28份；
所述石墨烯分散液浓度为2g/L；纯丙乳液固含量为40-60％；聚氨酯乳液固含量为40-60％；
(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯纤维以及聚丙烯纤维加入聚氨酯乳液中，持续搅拌1-3小时，得到混合物一；
(3)将乙基纤维素纤维、硝基纤维素、聚丙烯酸丁酯、玄武岩纤维和绢云母加入纯丙乳液中，持续搅拌1-3小时，得到混合物二；
(4)将正硅酸乙酯、二氧化钛、纳米二氧化硅、硫化锌和磷酸三丁酯加入蒸馏水中，持续搅拌1-3小时，得到混合物三；
(5)将碳纤维、石墨烯分散液加入丙二醇中，超声10-30分钟，得到混合物四；
(6)将混合物四加入混合物一中，持续搅拌1-3小时，得到混合物五；
(7)将混合物三加入混合物二中，持续搅拌1-3小时，得到混合物六；
(8)将混合物五加入混合物六中，持续搅拌0.5-1小时，得到耐磨超疏水涂料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维直径在15-75微米，长度为10mm；聚乙烯纤维直径在15-75微米，长度为5mm；聚丙烯纤维直径在15-75微米，长度为3mm；玄武岩纤维直径在15-75微米，长度为1mm；碳纤维直径在5-15微米，长度在1mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绢云母粒径在45-75微米；聚丙烯酸丁酯的数均分子量在50000-150000；纳米二氧化硅粉体的粒径在10-50纳米；硫化锌粒径在5-25微米；二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径在5-25微米。
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