CN112521839A - 一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法。该涂料由以下原料按重量份配制而成：环氧改性醇酸树脂40‑50份，氨基树脂5‑10份，水性氟碳树脂8‑12份，增强剂3‑8份，消泡剂0.5‑0.8份，增稠剂0.5‑1份，流平剂0.5‑1份，润湿剂0.5‑1份，成膜剂0.1‑0.5份，防腐剂0.1‑0.5份，去离子水30‑50份。本发明制备的涂层具有韧性好、耐磨性高、良好的户外耐久性，优异的疏水性能长时间保持玻璃表面清洁；制备方法简单，易操作，绿色环保无污染，可以适用不同用户要求。

Description

一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法。
背景技术
当今随着经济的发展，人们对环保问题日益重视，各国家致力于开发无污染、低能耗型涂料，从而为水性涂料的开发应用提供了广阔的市场。凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料以水作为分散介质，仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，安全环保、节约资源，消除了施工时发生火灾的危险性，有利于降低大气污染。水性涂料对材质表面适应性非常好，在潮湿环境同样可以施工，涂层附着力强。近年来玻璃制品的涂装保护越来越受到人们的重视，尤其在包装用玻璃制品、特殊玻璃制品、精细玻璃制品、玻璃纤维制品等方面对玻璃涂料的使用更普遍，要求也愈来愈高。因此这么多年来，我国一直致力于玻璃涂料的开发和研制，并取得了很大成果。玻璃及玻璃制品，因美观和性能的需要，需在其上涂覆涂料，玻璃涂料由溶剂型向水性发展，是适应绿色环保要求发展的必然趋势，目前已经逐渐取代传统溶剂型涂料，占据市场主流领域。
醇酸树脂是重要的水性涂料用树脂，其用量一直占涂料工业用树脂的首位，醇酸树脂涂料具有漆膜附着力好，光亮、丰满等特点，且具有良好的施工性，但涂膜较软，耐水耐碱性欠佳，为改善它的性能可以用不同的改性剂改善其性能。利用仿生技术原理达到自清洁表面的微结构设计，大量技术研究证实通过调控表面微观结构设计(孔隙率、孔径、表面粗糙度)使表面具有更高的自清洁性能。近些年更多的自清洁材料应用到涂料工业、建筑建材、车辆交通、纺织品，展现了极大的应用前景。随着应用领域对水性涂料性能要求的提高，高性能水性自清洁涂料越来越受到关注。水性涂料是目前国内外广受欢迎的低挥发性有机物涂料。虽然水性涂料在国内的研发取得了重大发展，生产工艺也日益成熟，但也存在着诸多诟病。例如，平常所用的水性涂料出现难以用于玻璃表面的问题，究其原因还是在于强度低、不耐磨、附着力和耐水性差等难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法，涂覆了该涂层的玻璃具有韧性好、耐磨性高、良好的户外耐久性，优异的疏水性能长时间保持玻璃表面清洁。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法，由以下原料按重量份配制而成：
环氧改性醇酸树脂40-50份，氨基树脂5-10份，水性氟碳树脂8-12份，增强剂3-8份，消泡剂0.5-0.8份，增稠剂0.5-1份，流平剂0.5-1份，润湿剂0.5-1份，成膜剂0.1-0.5份，防腐剂0.1-0.5份，去离子水30-50份。
作为优选，上述所述的改性醇酸树脂按如下步骤制备：(1)在氮气保护下，向反应釜中加入10-15份脂肪酸和8-10份环氧树脂，在搅拌下升温至120～130℃，加入0.1～0.3份氧化锌，继续搅拌升温至180～185℃，反应3～5h；(2)将20-35份间苯二甲酸、30-35份三羟甲基丙烷、3-5份乙二醇加入到反应釜中，再加入二丁基氧化锡0.1-0.3份，搅拌，控制升温速度，使反应缓慢进行，最终温度控制在205-215℃，反应3-5h；(3)降温至185℃，加入7-11份酸酐，并在185-195℃下继续反应2-3h；(4)当酸值为50-60mg KOH/g时；降温至100-120℃，用氨水中和，调节PH值为7-8，加入5-10份丙二醇单丁醚，再用去离子水稀释，制得固体含量50±5％的改性醇酸树脂。
作为优选，上述所述的脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻油酸、脱水蓖麻油酸、蓖麻油酸的一种或几种。
作为优选，上述所述的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种。
作为优选，上述所述的酸酐为马来酸酐，邻苯酸酐，丁二酸酐的一种或几种。
作为优选，上述所述的氟碳树脂为偏二氟乙烯水性氟乳液，固含量为55±5％。
作为优选，上述所述的增强剂为核壳结构，核层为粒径为10-100nm的二氧化硅，壳层为含氟丙烯酸酯，氟含量为10-15％。
作为优选，上述所述成膜剂为丙二醇乙醚，消泡剂为改性的聚硅氧烷，型号：BYK-028；增稠剂为聚氨酯类增稠剂，型号：TEGO ViscoPlus-3060；流平剂为氟改性丙烯酸脂流平剂，型号：BYK-381；润湿剂为超支化聚醚，型号：Hydropalat WE-3322；防腐剂为异噻唑啉酮。
一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧改性醇酸树脂、水性氟碳树脂、消泡剂、润湿剂、防腐剂及部分去离子水依次加入到搅拌釜中，在800～1200r/min转速条件下，搅拌30～60min；
(2)依次加入增强剂、成膜剂、增稠剂在1500～1800r/min转速条件下，搅拌分散20～30min；
(3)加入流平剂，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌分散10～20min；
(4)加入剩余的去离子水，调节粘度，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌20～30min即可。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，环氧改性醇酸树脂在分子结构上引进脂肪酸和环氧树脂结构，使得固化后的涂层具有优良的机械性能、耐磨、附着力和稳定性好，耐水性和耐候性优异，在施工喷涂、旋涂、擦涂过程中其特性能充分表现出来，尤其丰满度很好。
(2)本发明中的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，选用的氟碳树脂为乳液，与醇酸树脂相容性好，偏二氟乙烯结构具有优异的疏水效果，涂层自清洁效果好。
(3)本发明中的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，核壳结构的含氟丙烯酸酯包覆二氧化硅，有利于与树脂体系的分散，在涂层固化过程中，能形成致密的网络结构，提高涂层的强度、附着力和耐久性，二氧化硅表面形成的凸起结构与氟碳树脂相互作用，大大提高疏水性，起到较好的自清洁效果。
(4)本发明中的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，制备方法简单，易操作，绿色环保无污染，可以适用不同用户要求。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
环氧改性醇酸树脂45份，氨基树脂Allnex3258份，固含量为60％的偏二氟乙烯水性氟乳液10份，增强剂5份，消泡剂BYK-0280.8份，增稠剂TEGO ViscoPlus-30600.8份，流平剂BYK-3811份，润湿剂Hydropalat WE-33221份，丙二醇乙醚0.3份，异噻唑啉酮0.3份，去离子水40份，其中增强剂为核层为粒径为10nm的二氧化硅，壳层为含氟丙烯酸酯，氟含量为15％。
所述的改性醇酸树脂按如下步骤制备：(1)在氮气保护下，向反应釜中加入15份亚麻油酸和10份缩水甘油醚类环氧树脂，在搅拌下升温至125℃，加入0.2份氧化锌，继续搅拌升温至185℃，反应3h；(2)将35份间苯二甲酸、30份三羟甲基丙烷、5份乙二醇加入到反应釜中，再加入二丁基氧化锡0.3份，搅拌，控制升温速度，使反应缓慢进行，最终温度控制在205℃，反应5h；(3)降温至185℃，加入11份邻苯酸酐，并在195℃下继续反应3h；(4)当酸值为50-60mg KOH/g时；降温至110℃，用氨水中和，调节PH值为7-8，加入10份丙二醇单丁醚，再用去离子水稀释，制得固体含量50±5％的改性醇酸树脂。
实施例2-4，对比例1-4同实施例1比较，不同之处如表1：
表1
Figure BDA0002833183390000031
Figure BDA0002833183390000041
实施例1-4和对比例1-4的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧改性醇酸树脂、水性氟碳树脂、消泡剂、润湿剂、防腐剂及部分去离子水依次加入到搅拌釜中，在800～1200r/min转速条件下，搅拌30～60min；
(2)依次加入增强剂、成膜剂、增稠剂在1500～1800r/min转速条件下，搅拌分散20～30min；
(3)加入流平剂，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌分散10～20min；
(4)加入剩余的去离子水，调节粘度，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌20～30min即可。
按上述配方所得涂膜性能如表2
表2
Figure BDA0002833183390000051
通过表2性能测试可以看出，实施例1-4方案制备的涂层性能优越，符合要求，对比例1-4随着关键组分的缺失或缺少，不同性能不同指标出现很大差异，涂综合性能变差。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料及其制备方法，其特征在于：由以下原料按重量份配制而成：
环氧改性醇酸树脂40-50份，氨基树脂5-10份，水性氟碳树脂8-12份，增强剂3-8份，消泡剂0.5-0.8份，增稠剂0.5-1份，流平剂0.5-1份，润湿剂0.5-1份，成膜剂0.1-0.5份，防腐剂0.1-0.5份，去离子水30-50份。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的改性醇酸树脂按如下步骤制备：(1)在氮气保护下，向反应釜中加入10-15份脂肪酸和8-10份环氧树脂，在搅拌下升温至120～130℃，加入0.1～0.3份氧化锌，继续搅拌升温至180～185℃，反应3～5h；(2)将20-35份间苯二甲酸、30-35份三羟甲基丙烷、3-5份乙二醇加入到反应釜中，再加入二丁基氧化锡0.1-0.3份，搅拌，控制升温速度，使反应缓慢进行，最终温度控制在205-215℃，反应3-5h；(3)降温至185℃，加入7-11份酸酐，并在185-195℃下继续反应2-3h；(4)当酸值为50-60mg KOH/g时；降温至100-120℃，用氨水中和，调节PH值为7-8，加入5-10份丙二醇单丁醚，再用去离子水稀释，制得固体含量50±5％的改性醇酸树脂。
3.根据权利要求2所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻油酸、脱水蓖麻油酸、蓖麻油酸的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的酸酐为马来酸酐，邻苯酸酐，丁二酸酐的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的氟碳树脂为偏二氟乙烯水性氟乳液，固含量为55±5％。
7.根据权利要求1所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述的增强剂为核壳结构，核层为粒径为10-100nm的二氧化硅，壳层为含氟丙烯酸酯，氟含量为10-15％。
8.根据权利要求1所述的一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料，其特征在于所述成膜剂为丙二醇乙醚，消泡剂为改性的聚硅氧烷，增稠剂为聚氨酯类增稠剂，流平剂为氟改性丙烯酸脂流平剂，润湿剂为超支化聚醚，防腐剂为异噻唑啉酮。
9.一种自清洁高耐磨的玻璃用涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将环氧改性醇酸树脂、水性氟碳树脂、消泡剂、润湿剂、防腐剂及部分去离子水依次加入到搅拌釜中，在800～1200r/min转速条件下，搅拌30～60min；
(2)依次加入增强剂、成膜剂、增稠剂在1500～1800r/min转速条件下，搅拌分散20～30min；
(3)加入流平剂，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌分散10～20min；
(4)加入剩余的去离子水，调节粘度，在1000～1200r/min转速条件下，搅拌20～30min即可。
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