CN115960495B - 一种亲水型自清洁的氟碳涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，涉及一种亲水型自清洁的氟碳涂料及其制备方法和应用。氟碳涂料包括A组分、B组分，其中A组分包括氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂、硅烷偶联剂；B组分包括固化剂、促进剂；固化剂为亲水型异氰酸酯类固化剂；硅烷偶联剂选自乙烯基三异丙氧基硅烷、氨丙基三异丙氧基硅烷、γ‑缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷中至少一种；促进剂选自钛酸丁酯、钛酸酯中的至少一种；氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.5‑0.9)：1。本发明的产品具有良好的防尘、自清洁效果，且附着力好、透光率高、耐候性好、耐水性好、耐化学性好、工艺简单、制备成本低。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种亲水型自清洁的氟碳涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着光伏市场的不断壮大，太阳能电池行业也得到了快速发展，随着以光伏发电为代表的高比例可再生能源的推广应用，如何尽可能提升光伏组件的发电效率逐渐受到了人们的重视。太阳能电池的光电转换效率与太阳辐射强度有关，传统太阳能光伏组件其表面会积存大量灰尘及各类污染物，使得前盖玻璃透光率下降，导致电池的输出性能下降，沉积浓度越大，透光率越低，面板吸收的辐射量越低，其输出性能越差。研究表明，当电池板被灰尘遮挡50％时，在最理想的情况下会损失19％的功率，全部被灰尘遮挡时，功率损失将达到79％；当遮挡的面积超过一半时，开路电压和短路电流均降到原数值的3％，输出功率仅为原来的0.1％。空气中的灰尘或颗粒在光伏面板表面地堆积，不仅会阻碍光伏面板接收太阳辐照进行光电转换，而且可能会形成对光伏组件造成不可逆损害的“热斑”。与此同时，光伏电站设备清洁难度较大、周期长、费用高、清洁过程存在安全隐患、清洁后维持时间短，并且还可能会对组件造成损坏。
目前有针对光伏面板玻璃的清洁问题的相关研究，但仍然存在会设备或制备成本昂贵，存在有机溶剂污染、对油性环境灰尘防效差等问题，进而限制了其产品的工业化生产和应用。并且现有的防尘涂料主要以氟碳聚合物和有机硅聚合物为主，通过氟碳化合物和有机硅化合物表面的低表面张力实现耐沾污效果，但其防尘效果尤其是对油性灰尘的防尘效果并不理想，容易导致油污粘附灰尘堆积的现象，而且现有的防尘涂料成本较高，制备工艺复杂。
因此，亟需提供一种涂料，该涂料具有良好的防尘、自清洁效果，且附着力好、耐候性好，透光率高、工艺简单、制备成本低。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。本发明提供一种亲水型自清洁的氟碳涂料及其制备方法和应用，该涂料具有良好的防尘、自清洁效果，且附着力好、透光率高、耐水性好、耐化学性好、耐候性好、工艺简单、制备成本低。
本发明的发明构思：本发明采用三氟氯乙烯与乙烯基醚单体A-B-A-B交替共聚而成的水分散自乳化型FEVE氟碳树脂作为成膜树脂，其纳米级的小粒径特性，使成膜后的涂层具有良好的致密性和光泽性，其与亲水型异氰酸酯类固化剂进行交联固化，与聚醚改性聚硅氧烷和有机硅润湿剂杂化，能够形成附着力好、耐水性好、耐化学性好、耐候性好、硬度高、亲水性好、透光率高的涂层。本发明采用具有高浊点、含活性OH的A-B-A结构的聚醚改性聚硅氧烷作为涂料的主亲水成分，采用具有高浊点、高表面活性以及含活性OH的伞状结构的有机硅润湿剂作为涂料的基材润湿剂。通过其活性OH部分或全部与亲水型异氰酸酯类固化剂交联固化，与氟碳树脂杂化得到具有高耐候、高光泽度以及超亲水性的涂层，使得涂层具有长效的亲水能力，其超亲水特性容易在涂层表面形成一层薄薄的水层，隔绝涂层与灰尘、油污等污染物的接触，从而实现良好的、长久的自清洁效果。
另外，本发明采用对水具有较佳稳定性的三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂(钛酸丁酯和/或钛酸酯)协同增效，通过三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂的水解交联并和固化剂相互作用，参与到涂层固化过程，可提高涂层的交联密度，提高涂层与玻璃等基材的附着力，并使得涂层具有较好的耐候性、力学性能。同时，钛酸丁酯或钛酸酯水解后生成的具有分子级别的二氧化钛结构，其具有一定程度的光催化作用，可把附着在涂层表面的大分子油污催化成小分子，其与高浊点伞状结构的有机硅润湿剂协同作用，可共同提高涂层的自清洁效果。
同时，本发明氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.5-0.9)：1，在充分保证涂层的耐候性、力学性能等的同时，可使涂层表面仍保留大量的亲水性羟基，从而保证涂层具有长久的亲水性及自清洁效果。
因此，本发明的第一方面提供一种亲水型自清洁的氟碳涂料。
具体的，所述氟碳涂料包括A组分、B组分，
所述A组分包括氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂、硅烷偶联剂；
所述B组分包括固化剂、促进剂；
所述硅烷偶联剂选自乙烯基三异丙氧基硅烷、氨丙基三异丙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷中至少一种；
所述固化剂为亲水型异氰酸酯类固化剂；
所述促进剂选自选自钛酸丁酯、钛酸酯中的至少一种；
所述聚醚改性聚硅氧烷的结构式为：
其中，所述m＝0-12，n＝15-45；
所述聚醚改性聚硅氧烷的浊点≥80℃；
所述有机硅润湿剂的结构式为：
其中，所述y＝15-45；
所述有机硅润湿剂的浊点≥80℃；
所述氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与所述固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.5-0.9)：1。
优选的，所述氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与所述固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.7-0.8)：1。
具体的，本发明氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与B组分固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比控制在此范围内，在充分保证涂层的耐候性、耐水性、耐化学性、力学性能等的同时，可使涂层表面仍保留大量的亲水性羟基，从而保证涂层具有长久的亲水性及自清洁效果。
优选的，所述氟碳树脂为三氟氯乙烯与乙烯基醚单体A-B-A-B交替共聚而成的水分散自乳化型FEVE氟碳树脂。
优选的，所述A组分还包括硅烷偶联剂、消泡剂、去离子水；所述B组分还包括促进剂、助溶剂；且按重量份计，所述A组分包括：氟碳树脂30-60份、聚醚改性聚硅氧烷3-20份、有机硅润湿剂1-5份、硅烷偶联剂1-5份、消泡剂0.1-3份、去离子水10-40份；所述B组分包括：亲水型异氰酸酯类固化剂5-30份、促进剂0.5-5份、助溶剂1-30份。
进一步优选的，所述A组分还包括硅烷偶联剂、消泡剂、去离子水；所述B组分还包括促进剂、助溶剂；且按重量份计，所述A组分包括：氟碳树脂35-50份、聚醚改性聚硅氧烷5-15份、有机硅润湿剂1-3份、硅烷偶联剂1-2份、消泡剂0.1-0.5份、去离子水15-30份；所述B组分包括：亲水型异氰酸酯类固化剂10-15份、促进剂1-3份、助溶剂10-20份。
优选的，所述氟碳树脂的粒径为30-200nm。
进一步优选的，所述氟碳树脂的粒径为50-150nm。
优选的，所述氟碳树脂选自旭硝子FEVE型FD系列分散型水性Lumiflon树脂。
优选的，所述氟碳树脂的羟值为50-130mgKOH/g。
进一步优选的，所述氟碳树脂的羟值为65-120mgKOH/g。
优选的，所述氟碳树脂的固含量为40-60％。
进一步优选的，所述氟碳树脂的固含量为40-50％。
具体的，所述氟碳树脂是三氟氯乙烯与乙烯基醚单体A-B-A-B交替共聚而成的水分散自乳化型FEVE氟碳树脂。其可依靠树脂侧链上足够的水溶性聚氧乙烯醚基团来达到分子级的自我乳化，因此无需像乳液型水性FEVE氟碳树脂那样依靠外加乳化剂，通过乳化转相成O/W体系乳胶。相比乳液型水性FEVE氟碳树脂，本发明的氟碳树脂具有分子质量较低、粒径小、成膜后涂层致密性好，光泽度高的优点。
优选的，所述亲水型异氰酸酯类固化剂是采用聚醚对异氰酸酯类固化剂进行改性得到的。
优选的，所述亲水型异氰酸酯类固化剂选自亲水性HDI异氰酸酯三聚体、亲水性IPDI异氰酸酯三聚体、亲水性HMDI异氰酸酯中的至少一种。
优选的，所述m＝1-6，n＝20-30。
优选的，所述聚醚改性聚硅氧烷的浊点≥100℃。
优选的，所述y＝20-30。
优选的，所述有机硅润湿剂的浊点≥100℃。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步优选的，消泡剂为乳液型有机硅消泡剂。
优选的，促进剂为钛酸丁酯。
优选的，所述助溶剂为聚氨酯级溶剂。
进一步优选的，所述助溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯及1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中的至少一种。
具体的，本发明采用对水具有较佳稳定性的三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂(钛酸丁酯和/或钛酸酯)协同增效，通过三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂的水解交联并和固化剂相互作用，参与到涂层固化过程，可提高涂层的交联密度，提高涂层与玻璃等基材的附着力，并使得涂层具有较好的耐水性、耐化学性、耐候性、力学性能。同时，钛酸丁酯或钛酸酯水解后生成的具有分子级别的二氧化钛结构，其具有一定程度的光催化作用，可把附着在涂层表面的大分子油污催化成小分子，其与高浊点伞状结构的有机硅润湿剂协同作用，可共同提高涂层的自清洁效果。
本发明的第二方面提供一种亲水型自清洁的氟碳涂料的制备方法。
具体的，所述制备方法，包括以下步骤：
(1)将A组分的各原料搅拌混合，制得所述A组分；
(2)将B组分的各原料搅拌混合，制得所述B组分；所述A组分和B组分共同构成所述氟碳涂料。
优选的，步骤(1)中所述搅拌的温度为10℃-40℃，所述搅拌的速度为90-330r/min；所述搅拌的时间为8-22min。
进一步优选的，步骤(1)中所述搅拌的温度为室温，所述搅拌的速度为100-300r/min；所述搅拌的时间为10-20min。
优选的，步骤(2)中所述搅拌的温度为10℃-40℃，所述搅拌的速度为90-330r/min；所述搅拌的时间为8-22min。
进一步优选的，步骤(2)中所述搅拌的温度为室温，所述搅拌的速度为100-300r/min；所述搅拌的时间为10-20min。
优选的，所述A组分和B组分的质量比1.5-2.5：1
进一步优选的，所述A组分和B组分的质量比2：1。
具体的，所述A组分和所述B组分分别单独包装，使用前将其按一定的质量配比混合即可。
具体的，所述亲水型自清洁的氟碳涂料的使用方法为：将所需涂装的基材的表面清洗干净，干燥，将所述A组分和所述B组分按质量比混合、以180-220r/min的转速搅拌8-12min，制得涂料，然后将涂料涂覆到基材上，在60-80℃下固化2-12h或者室温固化7天，即得所需涂层。
本发明第三方面提供一种亲水型自清洁的氟碳涂料在光伏发电面板、汽车玻璃、建筑玻璃、建筑铝单板、桥梁领域中的应用。
相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的氟碳树脂为三氟氯乙烯与乙烯基醚单体A-B-A-B交替共聚而成，其可通过侧链上足够的水溶性聚氧乙烯醚基团达到分子级的自我乳化，其纳米级的小粒径特性，可以保证涂层具有高致密性及高光泽性，同时可避免乳液型水性FEVE氟碳树脂在生产使用过程中容易出现破乳而造成产品变质失效的问题。并且氟碳树脂和亲水型异氰酸酯类固化剂进行交联固化后，能够形成耐水性好、耐化学性好、耐候性好、硬度高、亲水性好、透光率高的涂层。
(2)本发明采用聚醚改性聚硅氧烷作为涂料的主亲水成分，采用有机硅润湿剂作为涂料的基材润湿剂。聚醚改性聚硅氧烷具有高浊点、含活性OH的A-B-A结构，有机硅润湿剂具有高浊点、高表面活性以及含活性OH的伞状结构。通过其活性OH部分或全部与亲水型异氰酸酯类固化剂交联固化，与氟碳树脂杂化得到具有高耐候性、高光泽度以及超亲水性的涂层，使得涂层具有长效的亲水能力，其超亲水特性容易在涂层表面形成一层薄薄的水层，隔绝涂层与灰尘、油污等污染物的接触，从而实现良好的、长久的自清洁效果。
(3)本发明采用对水具有较佳稳定性的三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂(钛酸丁酯和/或钛酸酯)协同增效，通过三异丙氧基硅烷类偶联剂和促进剂的水解交联并参与到涂层固化过程，可提高涂层的交联密度，提高涂层与玻璃等基材的附着力，并使得涂层具有较好的耐水性、耐化学性、耐候性、力学性能。同时，钛酸丁酯或钛酸酯水解后会生成具有分子级别的二氧化钛结构，其具有一定程度的光催化作用，可把附着在涂层表面的大分子油污催化成小分子，其与高浊点伞状结构的有机硅润湿剂协同作用，可共同提高涂层的自清洁效果。
(4)本发明氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.5-0.9)：1，在充分保证涂层的耐候性及力学性能的同时，可使涂层表面仍保留大量的亲水性羟基，从而保证涂层具有长久的亲水性及自清洁效果。
(5)本发明将各组分混合搅拌即可，工艺简单、制备成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的对水接触角测试结果图；
图2为本发明实施例2的对水接触角测试结果图；
图3为本发明实施例3的对水接触角测试结果图；
图4为本发明实施例1在80℃自来水中浸泡24后的对水接触角测试结果图；
图5为本发明实施例1的防污性测试效果图；
图6为本发明对比例2的对水接触角测试结果图；
图7为本发明对比例5的对水接触角测试结果图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
本发明实施例1-5及对比例1-5相关原料组分的规格及厂家如下：
氟碳树脂选自旭硝子的FEVE型FD系列分散型水性Lumiflon树脂或市售同类型树脂。
对比例1中乳液型水性FEVE氟碳树脂选自长兴化工的ETERFLON 4302AF。
对比例3的YX909-B-72有机磷类促进剂购自长兴化工。
硅烷偶联剂购自方舟(佛冈)化学材料有限公司。
消泡剂选自广东金柏化学有限公司的CD-65消泡剂、CD-35消泡剂和CD-36消泡剂中的至少一种。
固化剂选自万华Aquolin278固化剂、拜耳Bayhydur 305固化剂及拜耳Bayhydur2655XP固化剂中的至少一种。
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ为：
其中，m＝0-12，n＝15-45。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ为：
其中，y＝15-45。
实施例1
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ中，m＝3，n＝20。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ中，y＝25。
将400g水分散自乳化型FEVE氟碳树脂(固含量50％，羟值75mgKOH/g，粒径130nm)、50g具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷、10g乙烯基三异丙氧基硅烷、20g具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂、3g CD-65消泡剂、150g去离子水于室温300r/min转速下搅拌混合10min，制得A组分。
将30g钛酸丁酯、150gAquolin278固化剂和200g丙二醇甲醚醋酸酯于室温300r/min转速下搅拌混合10min，制得B组分。
实施例2
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ中，m＝1，n＝20。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ中，y＝20。
将450g水分散自乳化型FEVE氟碳树脂(固含量40％，羟值105mgKOH/g，粒径110nm)、80g具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷、20g氨丙基三异丙氧基硅烷、10g有机硅润湿剂、4g CD-35消泡剂、200g去离子水于室温200r/min转速下搅拌混合15min，制得A组分。
将10g钛酸丁酯、100g Aquolin278固化剂和100g丙二醇二醋酸酯于室温200r/min转速下搅拌混合15min，制得B组分。
实施例3
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ中，m＝6，n＝30。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ中，y＝20。
将350g水分散自乳化型FEVE氟碳树脂(固含量45％，羟值75mgKOH/g，粒径130nm)、150g具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷、15g氨丙基三异丙氧基硅烷、20g具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂、5g CD-36消泡剂、300g去离子水于室温100r/min转速下搅拌混合20min，制得A组分。
将20g钛酸丁酯、150g Bayhydur 305固化剂和150g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮于室温100r/min转速下搅拌混合20min，制得B组分。
实施例4
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ中，m＝6，n＝25。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ中，y＝25。
将400g水分散自乳化型FEVE氟碳树脂(固含量40％，羟值120mgKOH/g，粒径50nm)、100g具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷、15gγ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷、30g具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂、3g CD-65消泡剂、250g去离子水于室温200r/min转速下搅拌混合20min，制得A组分。
将20g钛酸丁酯、150g Bayhydur 305固化剂和180g丙二醇甲醚醋酸酯于室温200r/min转速下搅拌混合20min，制得B组分。
实施例5
聚醚改性聚硅氧烷结构式Ⅰ中，m＝1，n＝25。
有机硅润湿剂结构式Ⅱ中，y＝30。
将500g水分散自乳化型氟碳树脂(固含量45％，羟值65mgKOH/g，粒径150nm)、80g具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷、10gγ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷、15g具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂、5g CD-36消泡剂、200g去离子水于室温300r/min转速下搅拌混合15min，制得A组分。
将30g钛酸丁酯、120g Bayhydur 2655XP固化剂和150g 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮于室温300r/min转速下搅拌混合15min，制得B组分。
对比例1
对比例1和实施例4的区别仅在于，对比例1采用等量的乳液型水性FEVE氟碳树脂ETERFLON 4302AF代替实施例4的水分散自乳化型FEVE氟碳树脂，其他同实施例4。
对比例2
对比例2和实施例4的区别仅在于，对比例2分别采用等量的聚醚改性有机硅流平剂HydropalatWE 3220和等量的有机硅润湿剂BYK306代替实施例4中的具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷和具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂，其他同实施例4。
对比例3
对比例3和实施例4的区别仅在于，对比例3采用等量的YX909-B-72有机磷类促进剂代替钛酸丁酯，其他同实施例4。
对比例4
对比例4和实施例4的区别仅在于，对比例3采用等量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷代替γ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷，其他同实施例4。
对比例5
对比例5和实施例4的区别仅在于，对比例5增加了亲水型异氰酸酯类固化剂Bayhydur 305的添加量。
性能测试
将实施例1-5和对比例1-5的A组分和B组分按质量比2：1混合，以200r/min的转速搅拌10min，制得涂料，2h内将所得涂料喷涂到普通超白玻璃上，在60℃下固化6h，形成干膜厚度为20-35μm的涂层，对所得涂层进行相关性能测试，实施例1-5涂层性能测试结果见表1，对比例1-5涂层性能测试结果见表2。
防污性测试方法为：将实施例1-5和对比例1-5的A组分和B组分按质量比2：1混合，以200r/min的转速搅拌10min，制得涂料，2h内喷涂到标准马口铁板上，在60℃下固化6h，形成干膜厚度为20-35μm的涂层。利用纳米活性炭模拟作为污染物，将活性炭颗粒铺在倾斜的涂层表面，50μL水滴在倾斜角为45°的涂层表面，观察液滴滑动时能否将颗粒从涂层表面上带走且不留痕迹。若液体将涂层表面颗粒全部带走，恢复表面整洁，说明其具有自清洁性能。实施例1的防污性测试效果图如图5所示。
耐水性测试方法为：把涂有涂层的玻璃板放入80℃自来水中浸泡24h，然后取出冲洗干净，观察涂层表面情况，并测试浸泡后涂层的对水接触角。实施例1在80℃自来水中浸泡24h后对水接触角测试结果图如图4所示。
发电效率提升的测试方法为：将20m2的光伏面板清洗干净，晾干，在光伏面板上喷涂干膜厚度为25-30μm的涂层，作为光伏发电系统测试组。将另一套相同技术参数的20m2光伏面板同时清洗干净，作为光伏发电系统空白组，对比两套光伏发电系统6个月的总发电量。发电效率提升率＝(测试组总发电量-空白组总发电量)/空白组总发电量×100％。
表1
表2
由表1可知，实施例1-5制得的涂层的对水接触角分别为6.1°、7.6°、3.0°、5.9°和8.3°，表面呈超亲水性。实施例1-3涂层的对水接触角如图1、2、3所示。
由表2可知，对比例1-5制得的涂层的对水接触角分别为35.9°、74.5°、17.4°、12.1°和83.0°，接触角远大于实施例4，对比例1-5的亲水性差。对比例2、5涂层的对水接触角如图6和图7所示。
从图5可以看出，活性炭完全从涂覆有本发明亲水性自清洁的氟碳涂料的铝板表面除去，实现了对活性炭的完全清洁，该测试可以模拟自然界下雨实现涂层表面自清洁的过程，测试结果说明本发明涂层的表面具有优异的自清洁效果。
从表1和表2可以看出，本发明实施例1-5的涂层具有良好的力学性能、透光率、附着力、耐沾污自清洁、耐水性、耐化学溶剂等性能，且涂层呈现超亲水特性，应用在光伏发电中可明显提高发电效率。实施例1-5的涂层的各项性能在整体上明显优于对比例1-5的涂层的性能。
对比例1中采用乳液型水性FEVE氟碳树脂，由于其相对于本发明的氟碳树脂来说粒径大、并额外加入耐候性及稳定性差的乳化剂进入涂料体系，导致涂料体系相容性差，致密性及光泽性差，进而导致对比例1的附着力、透光率、亲水性、耐沾污性、防污性、耐水性、耐化学试剂、发电效率提升率等综合性能明显低于实施例4。说明采用本发明的氟碳树脂做成膜树脂，其纳米级的小粒径特性，使得涂层具有良好的透光率、亲水性、防污性、耐水性、耐化学试剂、发电效率提升率等性能。
对比例2采用市售常规的有机硅流平剂以及有机硅基材润湿剂替代本发明的具有结构式Ⅰ的聚醚改性聚硅氧烷和具有结构式Ⅱ的有机硅润湿剂。这导致的结果是对比例2的对水接触角、耐沾污性、防污性、耐水性、耐化学试剂、发电效率提升率等综合性能明显低于实施例4。说明采用本发明的聚醚改性聚硅氧烷和有机硅润湿剂，通过其活性OH部分或全部与亲水型异氰酸酯类固化剂交联固化，与氟碳树脂杂化得到具有高耐候、高光泽度以及高亲水性的涂层，进而实现良好的防尘自清洁效果。
对比例3由于采用等量的YX909-B-72有机磷类促进剂代替钛酸丁酯，对比例4由于采用等量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷代替硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷，使得对比例3和对比例4的硬度、附着力、耐沾污性、防污性、耐水性、耐化学试剂、耐候性、发电效率提升率性能均低于实施例4。说明本发明采用对水具有较佳稳定性的三异丙氧基硅烷类偶联剂和钛酸丁酯协同增效，可使涂层具有良好的附着力、亲水性、防污性、耐候性、耐水性，耐化学性等性能。其中，由于γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷缺乏水解稳定性，在A组分放置过程中就会水解，使得A组分颗粒变粗严重影响涂层的透光率，进一步的还会导致A组分在使用前就凝胶化，以致变质无法使用。并且对比例3由于不添加钛酸丁酯，缺少钛酸丁酯水解后生成的二氧化钛与高浊点伞状结构的有机硅润湿剂的协同增效作用，其耐沾污性、耐候性及耐化学品性均大幅度下降。
对比例5由于增大了固化剂异氰酸酯的比例，使得涂层表面的亲水性羟基大幅度降低，导致漆膜的对水接触角大幅度升高，自清洁性能极差。说明本发明氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比控制在(0.5-0.9)：1，在保证涂层的耐候性、耐化学性、耐水性以及力学性能的同时，可使得涂层表面仍保留大量亲水性羟基，保证涂层具有长久的亲水性及自清洁效果。
综上所述，本发明的实施例1-5所得涂层具有良好的力学性能、透光率、附着力、耐候性、耐化学性、耐水性、耐污性等，且亲水性好，可实现优异的防尘、自清洁效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种氟碳涂料，其特征在于，包括A组分、B组分，
所述A组分包括氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂、硅烷偶联剂；
所述B组分包括固化剂、促进剂；
所述硅烷偶联剂选自乙烯基三异丙氧基硅烷、氨丙基三异丙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三异丙氧基硅烷中至少一种；
所述固化剂为亲水型异氰酸酯类固化剂；
所述促进剂为钛酸丁酯；
所述聚醚改性聚硅氧烷的结构式为：
其中，所述m＝0-12，n＝15-45；
所述聚醚改性聚硅氧烷的浊点≥80℃；
所述有机硅润湿剂的结构式为：
其中，所述y＝15-45；
所述有机硅润湿剂的浊点≥80℃；
所述氟碳树脂、聚醚改性聚硅氧烷、有机硅润湿剂中的羟基与所述固化剂中的异氰酸酯基的摩尔比为(0.5-0.9)：1；
所述氟碳树脂为三氟氯乙烯与乙烯基醚单体A-B-A-B交替共聚而制得的水分散自乳化型FEVE氟碳树脂。
2.根据权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于，所述A组分还包括消泡剂、去离子水；所述B组分还包括助溶剂；且按重量份计，所述A组分包括：氟碳树脂30-60份、聚醚改性聚硅氧烷3-20份、有机硅润湿剂1-5份、硅烷偶联剂1-5份、消泡剂0.1-3份、去离子水10-40份；所述B组分包括：亲水型异氰酸酯类固化剂5-30份、促进剂0.5-5份、助溶剂1-30份。
3.根据权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于，所述氟碳树脂的粒径为30-200nm。
4.根据权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于，所述亲水型异氰酸酯类固化剂是采用聚醚对异氰酸酯类固化剂进行改性得到的。
5.根据权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于，所述亲水型异氰酸酯类固化剂选自亲水性HDI异氰酸酯三聚体、亲水性IPDI异氰酸酯三聚体、亲水性HMDI异氰酸酯中的至少一种。
6.权利要求1-5任一项所述的氟碳涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将A组分的各原料搅拌混合，制得所述A组分；
(2)将B组分的各原料搅拌混合，制得所述B组分；所述A组分和B组分共同构成所述氟碳涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的温度为10-40℃，所述搅拌的速度为90-330r/min，所述搅拌的时间为8-22min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的温度为10-40℃，所述搅拌的速度为90-330r/min，所述搅拌的时间为8-22min。
9.权利要求1-5任一项所述的氟碳涂料在光伏发电面板、汽车玻璃、建筑玻璃、建筑铝单板、桥梁领域中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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