一种抗污涂料及其制备与应用的制作方法

1.本发明涉及属于涂料制备技术领域，具体地，涉及一种抗污涂料及其制备与应用。


背景技术：

2.日常环境中，墙壁，塑料，手机屏幕，薄膜，木质器，地板，木门等易受到外界污渍的污染，主要是基于产品涂层的耐污性能不足，尤其是针对油性污染物存在无法擦洗干净等问题，会导致油性污染物深入，最终导致产品遭到污染，带来一定的经济损失。
3.为了防止基材润湿或着色，目前市场上绝大部分抗污涂层通常通过加入无机纳米粒子，如tio2、sio2、zno等，或是加入硅氟类的助剂来改善涂层的抗污性，但由于无机纳米粒子一旦被涂层包覆就失去效果，仅处于表面的部分才有作用，而硅氟类添加剂的效果也会因为迁移而导致耐污效果逐渐下降，因此耐污效果的为暂时性的。
4.因此，亟待开发出一种具备抗污特性尤其是可有效隔绝油性污染物的涂料。


技术实现要素：

5.本发明针对目前技术手段中存在的产品涂层的耐污性能不足，尤其是针对油性污染物存在无法擦洗干净等问题，会导致油性污染物深入，最终导致产品遭到污染，带来一定的经济损失的问题，旨在提供一种抗污涂料，对污染物尤其是油性颜料具有较好的隔绝能力，可有效防止油性颜料的渗入，易于擦拭，抗污性能优异。
6.本发明的另一目的在于提供所述涂料的制备方法。
7.本发明的再一目的是提供所述涂料在制备抗污涂层中的应用。
8.本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
9.本发明首先提供了一种抗污涂料，包括如下重量份的各组分：
10.羟基丙烯酸酯 260～520份
11.异氰酸酯 80～120份
12.有机硅改性羟基丙烯酸酯 20～70份
13.催化剂 10～20份
14.溶剂 800～1400份
15.反应助剂 15～33份。
16.本发明上述涂料中，羟基丙烯酸酯，能够提供及其密集的聚氨酯化学交联网络结构，含有较多的丙烯酸结构以及形成致密的环状结构，能提供优异的抗污能力；此外其含有大量的酯键能与羟基形成大量的物理氢键交流，提高涂层的抗污能力，加之其化学和物理交联，都利于其实现较高的抗污能力；异氰酸酯能够与羟基丙烯酸酯的羟基发生反应，形成聚氨酯交联网络，提高聚氨酯的交联密度，提高物理机械性能，提高涂层硬度，形成聚氨酯涂层，提升抗污能力；通过将有机硅改性羟基丙烯酸酯加入到聚氨酯体系中，形成永久性抗粘连能力，提高涂层爽滑性能，形成具有疏水疏油性能。
17.此外，本发明上述一种抗污涂料通过合理调控各组分的用量，得到的涂料制备的
涂层具有极强抗污能力，对油性颜料具有较好的隔绝能力，具有疏油能力，易于擦拭干净，避免涂层产品被油性颜料污染。此外，能够有效抵抗水性颜料，灰尘，雨渍，雨斑，油性物质等污染，具有超强的耐污性能。
18.优选地，所述抗污涂料包括如下重量份的各组分：
19.羟基丙烯酸酯 265～500份
20.异氰酸酯 100～120份
21.有机硅改性羟基丙烯酸酯 20～50份
22.催化剂 10～15份
23.溶剂 900～1320份
24.反应助剂 30～33份。
25.优选地，所述羟基丙烯酸酯的羟值为60～138mgkoh/g。
26.优选地，所述有机硅改性羟基丙烯酸酯的羟值为40～60mgkoh/g。
27.优选地，所述溶剂包括丁酮、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的一种或几种。更优选为丁酮、乙酸乙酯和乙酸丁酯按照质量比为1：4：1的混合溶剂。
28.优选地，所述催化剂包括金属有机催化剂中的至少一种。
29.优选地，所述金属有机催化剂包括有机锡催化剂、有机铋催化剂中的至少一种。
30.进一步优选地，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。
31.进一步优选地，所述有机铋催化剂包括新癸酸铋、环烷酸铋中的至少一种。
32.优选地，所述反应助剂包括抗氧剂、抗紫外助剂、消泡剂。
33.优选地，所述抗氧剂、抗紫外助剂、消泡剂的用量比为8～12：13～17：4～6。
34.最优选地，所述抗氧剂、抗紫外助剂、消泡剂的用量比为2：3：1。
35.作为一种优选地可实施方式，所述涂料的制备方法包括如下步骤：
36.将羟基丙烯酸酯、10％～30％的异氰酸酯、有机硅改性羟基丙烯酸酯、催化剂、溶剂、反应助剂混合，在50～70℃、800rpm下反应3～5小时；将温度降低至30℃，作为a料，剩余的异氰酸酯作为b料；将a料b料混合，在800rpm下反应30分钟即得到所述涂料。
37.进一步，将上述涂料用于制备的涂层能有效防止污染源尤其是油性颜料的渗入，易于擦拭，抗污性能优异，能够有效抵抗水性颜料、油性颜料、灰尘、雨渍、雨斑、油性物质等污染，具有超强的耐污性能。
38.因此，上述涂料在制备抗污涂层中的应用也应在本发明的保护范围内。
39.作为一种优选地可实施方式，采用该涂料制备涂层是将所述涂料涂布在tpu基膜上，在80～120℃下烘烤3～5分钟，固化成膜后得到所述抗污涂层。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
41.本发明提供了一种新型抗污涂料，用于制备的涂层能有效防止污染源尤其是油性颜料的渗入，易于擦拭，抗污性能优异，能够有效抵抗水性颜料、油性颜料、灰尘、雨渍、雨斑、油性物质等污染，具有超强的耐污性能。且涂料所用原料容易获得，合成操作简单，适合工业化生产应用。可用于隐形车衣、木质器保护层、玻璃以及室内墙壁涂料领域。
附图说明
42.图1为实施例和对比例制备得到的涂层防油性颜料测试结果。
具体实施方式
43.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例和对比例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
44.hdi三聚体购自科思创；
45.羟值为40的有机硅改性羟基丙烯酸酯为购自杉木科技有限公司的6788有机硅改性羟基丙烯酸酯；
46.二月桂酸二丁基锡市售；
47.丁酮市售；
48.乙酸乙酯市售；
49.乙酸丁酯市售；
50.抗氧剂(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)市售；
51.抗紫外助剂(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)市售；
52.消泡剂(2292)购自巴斯夫；
53.需要说明的是，对于市售产品，以下实施例和对比例中所用的同一原料来源相同。
54.实施例1～4抗污涂料
55.1、羟基丙烯酸酯的制备
56.(1)羟值为138mgkoh/g的羟基丙烯酸酯：在氮气保护下，按重量份计，将丙烯酸10份，甲基丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸十八碳酸酯30份，甲基丙烯酸甲酯24份，甲基丙烯酸十六碳酸酯30份、甲基丙烯酸羟乙酯80份、苯乙烯20份，乙酸丁酯67份，混合后在800r/min下升温到70℃，并恒压滴加2份2,2'-偶氮二(异丁腈)，反应3小时，即得羟值为138mgkoh/g的羟基丙烯酸酯。
57.(2)羟值为100mgkoh/g的羟基丙烯酸酯：在氮气保护下，按重量份计，将丙烯酸10份，甲基丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸十八碳酸酯30份，甲基丙烯酸甲酯24份，甲基丙烯酸十六碳酸酯30份、甲基丙烯酸羟乙酯60份、苯乙烯40份，乙酸丁67份酯，混合后在800r/min下升温到70℃，并恒压滴加2份2,2'-偶氮二(异丁腈)，反应3小时，即得羟值为100mgkoh/g的羟基丙烯酸酯。
58.(3)羟值为80mgkoh/g的羟基丙烯酸酯：在氮气保护下，按重量份计，将丙烯酸10份，甲基丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸十八碳酸酯30份，甲基丙烯酸甲酯24份，甲基丙烯酸十六碳酸酯30份、甲基丙烯酸羟乙酯48份、苯乙烯52份，乙酸丁酯67份，混合后在800r/min下升温到70℃，恒压滴加2,2'-偶氮二(异丁腈)2份，反应3小时，即得羟值为80mgkoh/g的羟基丙烯酸酯。
59.(4)羟值为60mgkoh/g的羟基丙烯酸酯：在氮气保护下，按重量份计，将丙烯酸10份，甲基丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸十八碳酸酯30份，甲基丙烯酸甲酯36份，甲基丙烯酸十六碳酸酯30份、甲基丙烯酸羟乙酯36份、苯乙烯50份，乙酸丁酯67份，在800r/min下升温到70℃，并通过恒压滴加2,2'-偶氮二(异丁腈)2份，反应3小时，即得羟值为60mgkoh/g的羟基丙烯酸酯。
60.(5)羟值为180mgkoh/g的羟基丙烯酸酯：在氮气保护下，按重量份计，将丙烯酸10份，甲基丙烯酸丁酯40份，甲基丙烯酸十八碳酸酯30份，甲基丙烯酸甲酯24份，甲基丙烯酸
十六碳酸酯30份、甲基丙烯酸羟乙酯105份、苯乙烯20份，乙酸丁酯67份，混合后在800r/min下升温到70℃，并恒压滴加2份2,2'-偶氮二(异丁腈)，反应3小时，即得羟值为180mgkoh/g的羟基丙烯酸酯。
61.2、抗污涂料的制备
62.(1)组分用量
63.表1 实施例1～4抗污涂料的组分用量
[0064][0065][0066]
(2)制备方法
[0067]
将羟基丙烯酸酯、20％的异氰酸酯、有机硅改性羟基丙烯酸酯、催化剂、溶剂、反应助剂混合，在70℃、800rpm下反应3小时；将温度降低至30℃，作为a料，剩余80％异氰酸酯作为b料；将a料b料混合，在800rpm下反应30分钟即得到所述抗污涂料。
[0068]
对比例1～4
[0069]
1、涂料的组分用量
[0070]
表2 对比例1～4涂料组分用量
[0071][0072]
2、制备方法
[0073]
将羟基丙烯酸酯、20％的异氰酸酯、有机硅改性羟基丙烯酸酯、催化剂、溶剂、反应助剂混合，在70℃、800rpm下反应3小时；将温度降低至30℃，作为a料，剩余80％的异氰酸酯作为b料；将a料b料混合，在800rpm下反应30分钟即得到所述涂料。
[0074]
实验例1抗污隐形车衣顶涂层的制备
[0075]
采用实施例1～4和对比例1～4制备的涂料制备涂层，制备方法如下：
[0076]
将制备的涂料通过涂布机涂布在tpu基膜上，在100℃下烘烤3分钟，固化成膜即成抗污隐形车衣顶涂层。
[0077]
实验例2涂层防油性颜料性能测试
[0078]
1、测试方法
[0079]
室温下，通过用双杰笔在制备好的隐形车衣上，进行来回3次涂鸦，并进行3次平行实验测试，采用酒精进行擦拭，然后通过紫外分光测试仪器，测试涂鸦后涂层的色差。
[0080]
在lab的颜色空间中“l”代表亮度，其值是由0-100，0代表黑色，100为白色。a代表红绿“ a”代表红色。
“‑
a”代表绿色。“b”代表黄蓝“ b”代表黄色，
“‑
b”代表蓝色。所以δe*ab的计算公式为：δe*ab＝[(δl*)2 (δa*)2 (δb*)2]
1/2
[0081]
2、测试结果
[0082]
测试结果见图1所示，图例的实例指实施例，对比指对比例。
[0083]
从图1的结果可以看到，实施例1～4冲洗后的色差都较少，色差(δε)仅有0.15左
右，而对比例1的δε为4，对比例2的δε为6.0，对比例3的δε为3.7，对比例4的δε为2.1，说明双杰笔能渗入对比例制备的涂层，而无法或者极少渗入实施例的涂层中。
[0084]
表明本发明的涂料具有较高的交联密度，烘干后所形成的涂层具有极强抗污能力，尤其对油性笔颜料具有较好的隔绝能力，具有疏油能力，能轻易的用湿纸巾擦拭干净，可有效避免产品被油性颜料污染，抗污性能优异。
[0085]
此外，对该涂层进行其他类型污染的抗污测试，结果显示本发明涂料制备的涂层能够有效抵抗水性颜料、灰尘、雨渍、雨斑、油性物质等污染，具有超强的耐污性能。
[0086]
本发明涂料所用原料容易获得，合成操作简单，适合工业化生产应用。可用于隐形车衣、木质器保护层、玻璃以及室内墙壁涂料领域。
[0087]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。