一种室温固化无溶剂的防涂鸦涂料的制作方法

1.本发明涉及功能涂料技术领域，具体涉及一种室温固化无溶剂的防涂鸦涂料。


背景技术：

2.生活中随处可见乱涂乱画现象，小到室内墙壁、家具的乱涂乱画，大到公共场所的墙壁、设施被非法刻意涂鸦，甚至是对旅游景点进行涂污破坏，由于涂鸦的难以清除，严重影响了城市美观及给人们造成了困扰和损失。
3.针对这一问题，在现有技术中，多通过在聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸树脂等通过物理混合或化学接枝引入氟或硅低表面能组分来达到防涂鸦的效果。通过物理混合氟或硅组分的防涂鸦涂料使用一段时间后就会失效，而通过化学接枝引入氟硅组分的抗涂鸦涂料，由于氟硅的低表面张力不易与其他组分互溶而容易分相，因此溶剂的选择、添加量的控制、涂层透明度及涂层固化条件对防涂鸦涂料的应用造成了一定的挑战。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种可在室温下固化的、无溶剂的防涂鸦涂料，适用于金属、玻璃、陶瓷、塑料及木材等多种基材的表面防污处理，尤其对于热敏性基材的处理不受到限制，可以制备得到高度透明、耐磨的防涂鸦涂层。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
6.一种室温固化无溶剂的防涂鸦涂料，包括羟基硅油、硅烷偶联剂和催化剂，其中，所述羟基硅油为双羟基封端的羟基硅油，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷偶联剂，还包括有环氧基硅烷偶联剂或异氰酸酯基硅烷偶联剂。
7.优选的，所述羟基硅油为低分子量双硅羟基封端的羟基硅油，所述低分子量双硅羟基封端的羟基硅油的粘度小于2000mpa
·
s。
8.优选的，所述硅烷偶联剂为摩尔比例1:1的氨基硅烷偶联剂与环氧基硅烷偶联剂或异氰酸酯基硅烷偶联剂。
9.优选的，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
10.优选的，所述环氧基硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
11.优选的，所述异氰酸酯基硅烷偶联剂为3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
12.优选的，所述催化剂为酸或锡类催化剂，具体为醋酸、乳酸、草酸、硼酸、二月桂酸二丁基锡、二丁基醋酸锡或辛酸亚锡中的一种。
13.进一步优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，可避免与体系互溶性差及对环境友好。
14.优选的，按质量分数计，所述羟基硅油的添加量为涂料总质量的30％～80％。
15.进一步优选的，所述羟基硅油的添加量为涂料总质量的45％～65％。
16.所述羟基硅油为体系提供低表面能，使涂层具备防涂鸦性能，其对涂层的模量会造成影响，添加量过多使得涂层的硬度下降进而容易受到磨损失去性能。
17.优选的，按质量分数计，所述硅烷偶联剂的添加量为涂料总质量的20％～70％。
18.进一步优选的，所述硅烷偶联剂的添加量为涂料总质量的35％～55％。
19.所述硅烷偶联剂通过硅醇缩聚反应提高了羟基硅油在体系内的兼容性，提高了涂层的透明度，同时增强了涂层的附着力。
20.优选的，按质量分数计，所述催化剂的添加量为涂料总质量的0.5％～5％。
21.进一步优选的，所述催化剂的添加量为涂料总质量的1％～3％。
22.所述催化剂用于催化硅烷偶联剂水解及促进硅醇缩聚反应，使得涂层可以在室温条件下固化。
23.本发明的另一目的在于提供一种前述的室温固化无溶剂的防涂鸦涂料的应用，具体是用于在基材表面防污处理上，进一步的，用于金属、玻璃、陶瓷、塑料或木材等基材的表面防污处理。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明通过简单的工艺即可在室温条件下对各种基材表面形成一层高度透明且耐磨的防污涂层，仅用纸巾即可轻易移除涂鸦印记，多次擦拭后任保持其防涂鸦性能，使得基材表面易清洁。
附图说明
26.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
27.图1是几种不同的液体在实施例1所制备涂层上的接触角测定结果图；
28.图2是几种不同的液体在实施例1所制备涂层上的滑动角测定结果图；
29.图3是几种不同的液体在实施例1所制备涂层上的滑动角及滑动时间展示图；
30.图4是实施例1所制备涂层在几种不同基材上的抗涂鸦性能对比图；
31.图5是实施例1所制备涂层在现场大面积墙面上的抗涂鸦应用性能对比图。
具体实施方式
32.结合以下实施例对本发明作进一步描述。
33.本发明的实施例涉及一种室温固化无溶剂的防涂鸦涂料，包括羟基硅油、硅烷偶联剂和催化剂，其中，所述羟基硅油为双羟基封端的羟基硅油，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷偶联剂，还包括有环氧基硅烷偶联剂或异氰酸酯基硅烷偶联剂；
34.其应用方法包括以下步骤：
35.按比混合所述羟基硅油、硅烷偶联剂和催化剂，在密闭容器内经过搅拌后充分静
置一段时间，再涂布到基材表面，于室温下进行固化即可；
36.其中：
37.搅拌时间可根据搅拌速度进行调整，通常优选为30min～60min，本发明实施例的搅拌时间为60min；
38.静置时间为18-28h，静置一段时间后再进行涂布是为了使混合物进行预水解和部分缩聚，提高羟基硅油在体系中的兼容性进而避免相分离的情况，本发明实施例的静置时间为24h；
39.涂布方式可根据应用需求进行选择，可采用如淋涂、喷涂、浸涂等方式；
40.还可以根据应用需求添加稀释剂进行稀释，稀释剂满足与体系充分互溶即可；
41.固化时间则根据催化剂量而不同，通常优选为7天，以进行充分固化；
42.在本发明的实施例中：
43.所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
44.所述环氧基硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；
45.所述异氰酸酯基硅烷偶联剂为3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷；
46.所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
47.实施例1-5所述防涂鸦涂料的组成组分及其配比见下表：
[0048][0049]
使用马口铁片、玻璃片、陶瓷、pet和木片作为被处理物，通过无水乙醇进行擦拭，之后进行干燥，对基材表面进行预处理；将实施例1～5得到的涂料淋涂到经过上述预处理的基材表面，在室温开放的环境下进行固化，放置7天后对涂层进行防涂鸦测试。
[0050]
实验例
[0051]
1、分别以水、花生油、泵油、原油、二碘甲烷、正十六烷以及乙醇为测定液体，测定不同液体在实施例1所述防涂鸦涂层上的接触角和滑动角，接触角所需测试液体为2μl，滑动角所需测试液体为20μl，测定结果参见附图1-3，由图可知水、花生油、泵油、原油、二碘甲烷、正十六烷以及乙醇在所述防涂鸦涂层上的接触角都在105
°
以下，滑动角适当的在20
°
以下，甚至乙醇在涂层上的滑动角在5
°
以下，在15
°
以下，这些液体就能够在短时间内快速滑落，从而达到防污抗涂鸦效果。
[0052]
当双羟基封端的羟基硅油共价连接到网络中时，它在宏观水平上不表现为液态，而在分子水平上仍然保持着类液态的特性。液体的分子动力学或旋转迁移率从根本上避免了界面键合和作用力，从而表现出比固体分子更好的抗粘附性能。因此，涂层的界面液体分子段具有独特的类液体防粘性能。
[0053]
2、参见附图4，附图4为实施例1所制备的防涂鸦涂层的防涂鸦性能测试结果，从图中可以看出，油性记号笔可以在空白木材、陶瓷、锡、纸张、玻璃和pet表面轻易涂鸦且不能使用纸巾擦掉，而涂覆该防涂鸦涂层的木材、陶瓷、锡、纸张、玻璃和pet表面，得益于涂层的高交联密度及类液界面，油性记号笔的笔迹不易涂鸦上去且收缩成离散的墨滴，这些明显的收缩笔迹可以用纸巾轻易擦除干净，表现出优异的防涂鸦性能。
[0054]
3、参见附图5，附图5为实施例1所述防涂鸦涂料在墙面上的防涂鸦应用结果，从图中可以看出，左边墙面涂覆防涂鸦涂层，右边为空白样，在该墙面上用记号笔进行大面积涂鸦，发现涂覆涂层的一面笔迹收缩不易涂鸦，且用纸巾一抹便可擦除，空白墙面易涂鸦且用纸巾无法擦除，室温无溶剂防涂鸦涂层表现出可现场大面积应用防涂鸦的优异性能。
[0055]
实施例2-4所述防涂鸦涂料也具有与实施例1相近的防涂鸦效果。
[0056]
最后应当说明的是，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地说明，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。