CN112409923A - 一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、4/5～5/6的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、1/6～1/5的稀释剂的混合液，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。本发明的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂，交联密度高且交联均匀，对陶瓷本身光泽度影响小、疏水性优、防污效果好。

Description

一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷防污剂，尤其涉及到一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，属于陶瓷防污技术领域。
技术背景
瓷砖在烧制过程中由于砖坯或釉面残留的气孔和微小裂纹因而会吸附污染物，现行超洁亮瓷砖通过抛光时添加防污剂填孔解决上述问题。目前国内外超洁亮瓷砖采用较好的防污是纳米防污，即在抛光砖、抛釉砖边面形成一层具有特殊防护功能，且结构稳定的纳米级保护层，主要用于提升陶瓷抛光砖的防污性能，被誉为建陶行业防污技术的革命性突破，同时也大大增强了砖体表面的光泽度。随着人们生活水平的提高，喷墨渗花哑光砖、全抛釉哑光砖近年来受到人们的重视。
但哑光砖同样存在着烧制过程中由于砖坯或釉面残留的气孔和微小裂纹因而会吸附污染物的问题，采用传统的纳米材料在哑光砖抛光过程中会大大增加瓷砖光度，不符合哑光标准，因此在哑光砖生产上迫切需要一种不增加光度的哑光防污填孔材料。目前市场上使用有机硅防污剂，经有机硅防污剂处理后的陶瓷制品，在特定的条件下，陶瓷表面的硅醇基团与有机硅分子基团发生缩合脱水反应，使有机硅分子键连接在陶瓷制品表面并紧密地结合在一起，形成有机硅氧烷憎水膜，憎水膜呈定向的排列结构。
中国专利CN201510026840.X涉及一种瓷砖防污剂及其制备方法，所述防污剂按质量百分比计包括以下原料：6～16％的甲基高含氢硅油，2～12％的低含氢硅油，4～12％的107硅橡胶，0.1～1％的硅烷偶联剂，65～85％的120号溶剂油；该发明专门针对瓷砖开发，无毒无腐蚀，对其表面进行简单涂抹即可对其进行有效地防护，防污剂的膜层油亮美观，在不影响瓷砖表面光泽度的同时很好地抵御油性笔、墨水、咖啡、茶水等污染物的渗入，瓷砖打包后不会有粘砖的风险。但是对于砖面毛孔较多的哑光砖，有机硅防污剂的防污效果相对较差。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂及其制备方法。
本发明所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂，它是以全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷为基体树脂、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷与多异氰酸酯为交联型催化剂、纳米氧化铝为增强填料生成的常温固化的具有超疏水的氟硅树脂。以质量百分比计，其具体配方组成为：全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷15.0％～20.0％、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷3.0％～6.0％、多异氰酸酯1.0％～2.0％、纳米氧化铝3.0％～6.0％、多羟基聚硅氧烷4.0％～8.0％、硼酸衍生物1.0％～3.0％、稀释剂60.0％～72.0％。
所述的全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷粘度20～60mPa·s，含氢量1.0％～1.7％。
所述的氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷为八氨基苯基POSS、八-3-氨基丙基POSS中的至少一种。
所述的多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯，进一步地，优选为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种。
所述的纳米氧化铝粒径为8～20nm，比表面积150～300m2/g。
所述的多羟基聚硅氧烷粘度80～200mPa·s，羟基含量2～4％。
所述的硼酸衍生物为苯基硼酸、3-氟苯基硼酸、仲丁基硼酸、4-氟苯基硼酸、3-甲氧基苯基硼酸、正丁基硼酸、2-甲氧基苯基硼酸、对乙基苯硼酸、2-氟吡啶-3-硼酸、正丙基硼酸、4-正丙基苯硼酸、对羧基苯基硼酸中的至少一种。
所述的稀释剂为石油醚(沸程60～120℃)、D40溶剂、煤油、柴油、正庚烷中的至少一种。
所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂制备方法如下：
常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、4/5～5/6的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、1/6～1/5的稀释剂的混合液，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。
所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂应用方法为：在瓷砖抛光生产线上，在哑光砖抛光最后步骤，在一定压力下，尼龙轮或海绵轮将本发明所述的哑光陶瓷防污剂施于哑光砖表面，约3～5g/m2，5～10min后可进行陶瓷生产线常规的防污和耐磨检测。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：(1)所述防污剂主要成分为氟硅树脂疏水性优、防污效果好；(2)首次公开采用八官能度的氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、多异氰酸酯作为交联型催化剂，同时采用两次滴加工艺合成，所述的防污剂交联密度更高且交联均匀；(3)采用纳米氧化铝作填料、硼酸衍生物作化学改性，所述防污剂硬度更高、填充性更好；(4)所述防污剂对陶瓷本身光泽度影响小，实验测试在保证防污效果的前提下，陶瓷光泽度变化小于3度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂，它是以全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷为基体树脂、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷与多异氰酸酯为交联型催化剂、纳米氧化铝为增强填料，常温固化的具有超疏水的氟硅树脂，以质量计其具体配方组成为：全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷(含氢量1.2％、粘度60mPa·s)15.0％、八氨基苯基POSS 6.0％、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯1.0％、纳米氧化铝6.0％(粒径13nm、比表面积200±20m2/g)、多羟基聚硅氧烷(粘度100mPa·s，羟基含量3.6％)4.0％、3-氟苯基硼酸3.0％、石油醚(沸程90～120℃)。
本实施例所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂制备方法如下：
常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、5/6的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、1/6的稀释剂的混合液，1h滴加完毕，继续反应4小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.5h滴加完毕，继续反应3小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。
实施例2
一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂，它是以全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷为基体树脂、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷与多异氰酸酯为交联型催化剂、纳米氧化铝为增强填料，常温固化的具有超疏水的氟硅树脂，以质量计其具体配方组成为：全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷(粘度20mPa·s，含氢量1.63％)20.0％、八-3-氨基丙基POSS 3.0％、六亚甲基二异氰酸酯2.0％、纳米氧化铝(粒径为10nm，比表面积230±20m2/g)3.0％、多羟基聚硅氧烷(粘度200mPa·s，羟基含量2.1％)8.0％、4-正丙基苯硼酸1.0％、D40溶剂63.0％。
本实施例所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂制备方法如下：
常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、4/5的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、1/5的稀释剂的混合液，0.8h滴加完毕，继续反应3小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.8h滴加完毕，继续反应4小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。
实施例3
一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂，它是以全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷为基体树脂、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷与多异氰酸酯为交联型催化剂、纳米氧化铝为增强填料，常温固化的具有超疏水的氟硅树脂，以质量计其具体配方组成为：全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷(粘度30mPa·s，含氢量1.48％)17.0％、八-3-氨基丙基POSS 4.0％、异佛尔酮二异氰酸酯1.5％、纳米氧化铝(18nm，比表面积170±20m2/g)3.5％、多羟基聚硅氧烷(粘度80mPa·s，羟基含量3.9％)6.0％、3-甲氧基苯基硼酸2.0％、D40溶剂36.0％、煤油15.0％、正庚烷15.0％。
本实施例所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂制备方法如下：
常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、9/11的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、2/11的稀释剂的混合液，0.5h滴加完毕，继续反应2小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.5h滴加完毕，继续反应2小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。
成膜性能测试：将实施例1、实施例2、实施例3中的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂涂于瓷砖表面，约1～2g/cm2，涂膜性能附表如下：
实施例1 实施例2 实施例3
铅笔硬度 3H 3H 3H
水、膜接触角 156 152 154
透光率 81％ 82％ 81％
应用性能测试：将实施例1、实施例2、实施例3中的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂用于瓷砖抛光生产线上，在哑光砖抛光最后步骤，在一定压力下，尼龙轮或海绵轮将本发明所述的哑光陶瓷防污剂施于哑光砖表面，约5～10g/m2，5～10min后可进行陶瓷生产线常规的防污检测，检测数据如下表：
实施例1 实施例2 实施例3 市售有机硅防污蜡
抛光前光泽度/％ 31±2 33±2 35±2 33±2
抛光后光泽度/％ 32±2 34±2 36±2 45±2
耐橄榄油/级 5 5 5 4
耐蓝墨水/级 5 5 5 3
耐铁红水溶液/级 5 5 5 3
耐铬绿水溶液/级 5 5 5 3
耐茶渍/级 5 5 5 4
耐酱油/级 5 5 5 4

Claims (7)

1.一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于，该超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂以全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷为基体树脂、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷与多异氰酸酯为交联型催化剂、纳米氧化铝为增强填料，生成常温固化的具有超疏水的氟硅树脂防污剂；以质量百分比计，该超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的配方组成为：全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷15.0％～20.0％、氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷3.0％～6.0％、多异氰酸酯1.0％～2.0％、纳米氧化铝3.0％～6.0％、多羟基聚硅氧烷4.0％～8.0％、硼酸衍生物1.0％～3.0％、稀释剂60.0％～72.0％；
其制备方法包括以下步骤：常温下，将全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷、纳米氧化铝、硼酸衍生物、4/5～5/6的稀释剂加入至反应器中搅拌均匀，然后逐滴加入氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷、1/6～1/5的稀释剂的混合液，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时；然后分别向反应器中同时滴加多异氰酸酯、多羟基聚硅氧烷，0.5～1h滴加完毕，继续反应2～4小时，取出液体即为所述的超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的全氟含氢型聚甲基氢硅氧烷粘度20～60mPa·s，含氢量1.0％～1.7％。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的氨基取代的笼型聚倍半硅氧烷为八氨基苯基POSS、八-3-氨基丙基POSS中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的纳米氧化铝粒径为8～20nm，比表面积150～300m2/g；所述的多羟基聚硅氧烷粘度80～200mPa·s，羟基含量2～4％。
6.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的硼酸衍生物为苯基硼酸、3-氟苯基硼酸、仲丁基硼酸、4-氟苯基硼酸、3-甲氧基苯基硼酸、正丁基硼酸、2-甲氧基苯基硼酸、对乙基苯硼酸、2-氟吡啶-3-硼酸、正丙基硼酸、4-正丙基苯硼酸、对羧基苯基硼酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种超疏水氟硅树脂陶瓷防污剂的制备方法，其特征在于：所述的稀释剂为石油醚、D40溶剂、煤油、柴油、正庚烷中的至少一种。
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