CN113122091A - 一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的原料包括组分A和组分B，其中，所述组分A和组分B的质量比为100：20‑40；所述组分A包括疏水改性的羟基丙烯酸树脂，所述组分B包括固化剂和醇醚酯类；其中，所述疏水改性的羟基丙烯酸树脂经疏水凝胶体、氟表面活性剂和羟基丙烯酸树脂制备而成；所述疏水凝胶体包括聚甲基硅烷和烷氧基硅树脂。本发明还包括上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法。本发明产品节能环保，低VOC，解决了水性涂层抗涂鸦效果欠佳的问题，耐污渍评分高达87分。这种方法更是改善了水性涂层耐污渍稳定性差的弊端，在经过10000次耐擦洗后，耐污渍仍达85分，几乎无衰减。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体地涉及一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物及制备方法。
背景技术
抗涂鸦涂料自洁耐污，水性涂层绿色环保，两者结合是现代功能化涂装产品的重点发展方向。但水性抗涂鸦涂料依然有很多应用问题亟待解决。首先，水相中乳化剂、润湿剂等负面因素致使疏水涂层很难表现出良好的抗涂鸦效果，这也导致了该类涂层对物理摩擦的不耐受性。此外，水性涂层若需要表现出优异的抗涂鸦效果，往往会选择高含量的氟硅树脂(10-30wt％)，材料经济性、高效性没有体现，并也不符合低碳环保的要求。
专利CN104745036A、CN102443325B公开了一种水性抗涂鸦涂料的制法及其施工工艺，该类方法通过聚乙烯蜡和微晶蜡乳化液的爽滑特性赋予涂层一定防沾污行为，但相比氟、硅组成而言，蜡助剂在抗涂鸦上应用的表现欠佳。专利CN104356774B采用EVA乳液、氟硅树脂、含氟纳米二氧化硅分散液得到了一种环保、可擦除的抗涂鸦涂料，但氟硅树脂的用量最高达29wt％，而大部分树脂留存在了涂层内部，导致价格高昂的氟硅树脂没有得到高效利用。
还有些厂家比较青睐于水性聚丙烯酸树脂，来代替氟硅树脂应用于涂料配方中。然而，传统水性聚丙烯酸酯作为涂料成分的缺陷在于，涂层耐涂鸦效果差，擦洗后涂层的疏水效果衰减快，极大地影响了其市场应用前景。
因此，亟需找到一种涂料组合物，具有优异的抗涂鸦和耐擦洗的效果，从而解决上述问题。
发明内容
本发明公开了一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物及制备方法。通过将疏水润滑液引入至乳胶粒表面，此方法在水基环境下实现了低粘附的润滑液注入多孔表面(SlipperyLiquid-infused Porous Surface，SLIPS)。本发明采用羟基丙烯酸树脂、固化剂双组份形成网络锚固疏水凝胶层，很大程度上减少了SLIPS上的润滑液的流失。这是因为，疏水凝胶层结合双组份交联网络，可以提高水基SLIPS表面的稳定性：在涂层形成的过程中，凝胶疏水层控制了润滑液的溢出，乳胶粒聚并后形成的交联网络阻碍了润滑液的流失，致使最终形成的疏水涂层表现出优异的疏水稳定性。一方面，得到的改性乳液方法简单高效，常温常压下一步可引入低表面能组分至水性体系并稳定；另一方面，更重要的是，制备的漆膜水性环保，耐擦洗性能强，实现了基于水基SLIPS涂层的疏水稳定性，可使涂层在较少有机硅树脂的应用情况下表现出优异的抗涂鸦性能。
本发明的一个目的，在于提供一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，
其中，所述组分A和组分B的质量比为100：20-40；
所述组分A包括疏水改性的羟基丙烯酸树脂，所述组分B包括固化剂和醇醚酯类；
其中，所述疏水改性的羟基丙烯酸树脂经疏水凝胶体、氟表面活性剂和羟基丙烯酸树脂制备而成；
所述疏水凝胶体包括聚甲基硅烷和烷氧基硅树脂；
所述聚甲基硅烷选自由羟基官能团、环氧官能团、氨基官能团、酰胺基官能团、脲基官能团任一种封端的聚甲基硅烷；
所述聚甲基硅烷粘度为15-60mm2/s(25℃)；
所述烷氧基硅树脂粘度为为25-100mm2/s(25℃)。
进一步地，所述聚甲基硅烷和所述烷氧基硅树脂的质量比为1:1-1:4。
进一步地，所述组分A还包括助剂，所述助剂选自润湿剂、消泡剂、防冻剂、杀菌剂、pH调节剂、增稠剂的一种或多种。
进一步地，所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的原料包括质量份数如下的组分：
组分A：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂 100-150份
助剂
水；
组分B：
固化剂 80-90份
醇醚酯类 10-20份。
进一步地，所述固化剂选自聚异氰酸酯。
进一步地，所述聚异氰酸酯中的-NCO的含量为所述聚异氰酸酯的17.4-23.0wt％。
进一步地，所述羟基丙烯酸树脂中-OH的含量为所述羟基丙烯酸树脂的2.5-5.0wt％。
进一步地，所述润湿剂为烷基聚氧乙烯基醚类。
进一步地，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类。
本发明的另一个目的在于提供上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法，其包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
S1.将所述羟基丙烯酸树脂分散，加入氟表面活性剂，混匀；
S2.滴加所述疏水凝胶体，混匀；
S3.调节pH；
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将所述组分A与所述组分B混合。
本发明有益效果在于：
1.本发明公开了一种高效稳定的水基抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其整个制备过程节能环保，低VOC；
2.本发明公开的抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，解决了水性涂层抗涂鸦效果欠佳的问题，仅使用少量疏水凝胶体可达到优异的疏水效果，有效抗涂鸦，耐污渍评分高达87分；
3.本发明公开的抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，改善了水性涂层耐污渍稳定性差的弊端，在10 000次耐擦洗后耐污渍仍达85分，几乎无衰减。
附图说明
图1示出了实施例1与对比例1的水性笔涂鸦对比效果，涂鸦字母为字母A、B、C。
图2示出了30min后对图1中上述字体进行擦除后的痕迹，被擦除字母为字母C。
具体实施方式
本发明实施例所记载的内容中，除非特别说明，所有成分均为市售常见材料。
实施例1
一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:20。
分别构成组分A和组分B的成分及其质量份数如下表所示。
组分A：
组分B：
其中，
组分A的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将去离子水置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，再依次加入其余成分到分散机中，分散15min，混合均匀即得；
组分B的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将聚异氰酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，分散10min，混合均匀即得；
其中，上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
上述自制的疏水改性的羟基丙烯酸树脂，原料的质量份数如表所示。
S1.在室温下，按上述质量份数，将羟基丙烯酸树脂置于齿盘分散机中，启动分散机，并控制转速为600rpm，加入氟表面活性剂，在5min内混匀；
S2.调整转速为1800rpm，按上述质量份数，10min内滴加疏水凝胶体，滴加完毕后在该转速下剪切10min，最后降速至200rpm；
S3.按上述质量份数，加入pH调节剂，调节配方pH至8-9，得到疏水改性的羟基丙烯酸树脂。
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将组分A和组分B的按质量比为100：20混合，得到产物。
实施例2
一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:40。
分别构成组分A和组分B的成分及其质量份数如下表所示。
组分A：
组分B：
其中，
组分A的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将所述去离子水置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，再依次加入其余成分到分散机中，分散15min，混合均匀即得；
组分B的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将聚异氰酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，分散10min，混合均匀即得；
其中，上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
上述自制的疏水改性的羟基丙烯酸树脂，原料的质量份数如表所示。
S1.在室温下，按上述质量份数，将羟基丙烯酸树脂置于齿盘分散机中，启动分散机，并控制转速为800rpm，加入氟表面活性剂，在5min内混匀；
S2.调整转速为2500rpm，按上述质量份数，15min内滴加疏水凝胶体，滴加完毕后在该转速下剪切20min，最后降速至300rpm；
S3.按上述质量份数，加入pH调节剂，调节配方pH至8-9，得到疏水改性的羟基丙烯酸树脂。
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将组分A和组分B的按质量比为100：40混合，得到产物。
实施例3
一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:30。
分别构成组分A和组分B的成分及其质量份数如下表所示。
组分A：
组分B：
其中，
组分A的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将所述去离子水置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，再依次加入其余成分到分散机中，分散15min，混合均匀即得；
组分B的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将聚异氰酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，分散10min，混合均匀即得；
组分A和组分B的质量比为100:30。
其中，上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
上述自制的疏水改性的羟基丙烯酸树脂，原料的质量份数如表所示。
S1.在室温下，按上述质量份数，将羟基丙烯酸树脂置于齿盘分散机中，启动分散机，并控制转速为600rpm，加入氟表面活性剂，在5min内混匀；
S2.调整转速为2500rpm，按上述质量份数，15min内滴加疏水凝胶体，滴加完毕后在该转速下剪切20min，最后降速至300rpm；
S3.按上述质量份数，加入pH调节剂，调节配方pH至8-9，得到疏水改性的羟基丙烯酸树脂。
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将组分A和组分B的按质量比为100：30混合，得到产物。
实施例4
一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:20。
分别构成组分A和组分B的成分及其质量份数如下表所示。
组分A：
组分B：
其中，
组分A的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将去离子水置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，再依次加入其余成分到分散机中，分散15min，混合均匀即得；
组分B的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将水可分散聚异氰酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，分散10min，混合均匀即得；
其中，上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
上述自制的疏水改性的羟基丙烯酸树脂，原料的质量份数如表所示。
S1.在室温下，按上述质量份数，将羟基丙烯酸树脂置于齿盘分散机中，启动分散机，并控制转速为600rpm，加入氟表面活性剂，在5min内混匀；
S2.调整转速为1800rpm，按上述质量份数，10min内滴加疏水凝胶体，滴加完毕后在该转速下剪切10min，最后降速至200rpm；
S3.按上述质量份数，加入pH调节剂，调节配方pH至8-9，得到疏水改性的羟基丙烯酸树脂。
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将组分A和组分B的按质量比为100：20混合，得到产物。
实施例5
一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其原料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:40。
分别构成组分A和组分B的成分及其质量份数如下表所示。
组分A：
组分B：
其中，
组分A的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将去离子水置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，再依次加入其余成分到分散机中，分散15min，混合均匀即得；
组分B的制备方法为，按上述质量份数，在反应釜中，将水可分散聚异氰酸酯与丙二醇甲醚醋酸酯置于齿盘分散机中，启动分散机并控制转速在500r/min，分散10min，混合均匀即得；
其中，上述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
上述自制的疏水改性的羟基丙烯酸树脂，原料的质量份数如表所示。
S1.在室温下，按上述质量份数，将羟基丙烯酸树脂置于齿盘分散机中，启动分散机，并控制转速为600rpm，加入氟表面活性剂，在5min内混匀；
S2.调整转速为1800rpm，按上述质量份数，10min内滴加疏水凝胶体，滴加完毕后在该转速下剪切10min，最后降速至200rpm；
S3.按上述质量份数，加入pH调节剂，调节配方pH至8-9，得到疏水改性的羟基丙烯酸树脂。
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将组分A和组分B的按质量比为100：40混合，得到产物。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中，组分A的疏水改性的羟基丙烯酸树脂由未经改性的水性丙烯酸树脂(采购自万华；牌号为：
8087)代替，并且不含组分B，其余与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中，组分A的疏水改性的羟基丙烯酸中不包括疏水凝胶体，其余过程与实施例1相同。
测试例
将实施例1-5、对比例1-2中所得样品，按GB/T 9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》与GB/T 9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》标准执行，评估涂层的适用性、耐擦洗、耐污渍及其持久性，所得结果如表1所示。
表1实施例1-5、对比例1-2中所得样品的性能参数
从表1可以看出，实施例1-5制备的抗涂鸦耐擦洗涂层耐擦洗强，均可耐受20 000次以上。通过调整组分A与固化剂的比例，疏水凝胶体的加入量，实施例5的耐污渍性评分可达87，并能在10 000擦洗后耐污渍评分可维持在85，表现出稳定的耐污性能。而实施例1，相比于对比例1与对比例2情况，可以看出，疏水凝胶的加入，对涂层耐擦洗前后抗涂鸦效果明显增强。
涂鸦性能由图1和图2所示。
如图1所示，用实施例1与对比例1中所得到的抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的涂层上，在玻璃基材上进行涂覆厚度为40μm的涂层。待涂层完全干燥后，用水彩笔在上述涂层上进行字体描摹字母A、B、C，可以看出，实施例1的涂层(左侧)上的涂鸦有明显断点痕迹，比对比例1的涂层(右侧)表现出更低的表面能。
30min后对图1中上述字体进行擦除后的痕迹，所得效果如图2所示。可以看出，实施例1的涂层(左侧)上字母C可完全擦除，没有残留痕迹，而对比例1的涂层(右侧)上字母C并不能清除。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本发明作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更改、修饰与演变的同等变化均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本发明的由权利要求界定的范围内。
Claims (10)
1.一种抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的原料包括组分A和组分B，
其中，所述组分A和组分B的质量比为100：20-40；
所述组分A包括疏水改性的羟基丙烯酸树脂，所述组分B包括固化剂和醇醚酯类；
其中，所述疏水改性的羟基丙烯酸树脂经疏水凝胶体、氟表面活性剂和羟基丙烯酸树脂制备而成；
所述疏水凝胶体包括聚甲基硅烷和烷氧基硅树脂；
所述聚甲基硅烷选自由羟基官能团、环氧官能团、氨基官能团、酰胺基官能团、脲基官能团任一种封端的聚甲基硅烷；
所述聚甲基硅烷粘度为15-60mm2/s(25℃)；
所述烷氧基硅树脂粘度为为25-100mm2/s(25℃)。
2.根据权利要求1所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述聚甲基硅烷和所述烷氧基硅树脂的质量比为1:1-1:4。
3.根据权利要求1所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述组分A还包括助剂，所述助剂选自润湿剂、消泡剂、防冻剂、杀菌剂、pH调节剂、增稠剂的一种或多种。
4.根据权利要求1所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的原料包括质量份数如下的组分：
组分A：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂 100-150份
助剂
水；
组分B：
固化剂 80-90份
醇醚酯类 10-20份。
5.根据权利要求1所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述固化剂选自聚异氰酸酯。
6.根据权利要求5所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述聚异氰酸酯中的-NCO的含量为所述聚异氰酸酯的17.4-23.0wt％。
7.根据权利要求1所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂中-OH的含量为所述羟基丙烯酸树脂的2.5-5.0wt％。
8.根据权利要求3所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述润湿剂为烷基聚氧乙烯基醚类。
9.根据权利要求3所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物，其特征在于，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类。
10.根据权利要求1-9任一项所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法，其特征在于，所述抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备方法包括如下步骤：
疏水改性的羟基丙烯酸树脂的制备：
S1.将所述羟基丙烯酸树脂分散，加入氟表面活性剂，混匀；
S2.滴加所述疏水凝胶体，混匀；
S3.调节pH；
抗涂鸦耐擦洗涂料组合物的制备：
将所述组分A与所述组分B混合。
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