一种水性防污处理剂的制作方法

1.本发明涉及防污处理剂技术领域，具体而言涉及一种水性防污处理剂。


背景技术：

2.目前市场上具有较好防污效果的防污处理剂，主要为含有低毒安全防污剂的涂料和具有低表面能型防污涂料两大类，低表面能主要指有机硅系列和有机氟系列。一般地，就含有氟、硅的化合物而言，其表面能非常小，因此具有拒水拒油性、耐化学品性、润滑性、脱模性、防污性等性状。利用其性质，在工业上广泛地用作玻璃、金属、树脂、纸、纤维等广泛的物质表面的拒水拒油防污剂、磁记录介质的润滑剂、精密设备的防油剂、脱模剂、化妆料、保护膜等。
3.纯有机硅或有机氟材料虽然具有一定的防污效果，但其缺点也比较明显。含有氟、硅的化合物由于其低表面能的性质，使得它具有对于其他基材的非粘着性、非密合性，即使能够在基材表面涂布，也不能形成被膜并使其密合。有机硅树脂存在粘结性差、强度低等力学性能方面的缺点，并且固化温度高不便于施工，价格比较昂贵。因此，很有必要对有机硅进行化学改性，以克服上述缺点。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性防污处理剂。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种水性防污处理剂，所述防污处理剂由水性聚合物乳液、非对称两亲性纳米粒子、固化剂以及助剂按比例混合而成。
6.进一步地，所述水性聚合物乳液为水性聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液中的一种或两种的组合。
7.进一步地，所述非对称两亲性纳米粒子为具有亲水性和疏水性的二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子；所述非对称两亲性纳米粒子的用量为所述水性聚合物乳液用量的1～10wt.％。
8.进一步地，所述非对称两亲性纳米粒子的制备包括以下内容：
9.s1、pickering乳液制备：将纳米粒子水溶液加入石蜡中乳化，纳米粒子包覆在石蜡小球表面上，纳米粒子镶嵌在石蜡微球表面，形成界面保护；
10.s2、纳米粒子表面非对称改性：往s1中的pickering乳液中加入疏水硅烷偶联剂，对石蜡表面的纳米粒子表面进行硅烷基化改性，获得非对称结构纳米粒子；
11.s3、后处理：将改性后的非对称结构纳米粒子进行离心洗涤，真空干燥，得到非对称两亲性纳米粒子。
12.进一步地，所述的疏水硅烷偶联剂为氟碳硅烷偶联剂和含长链烷烃硅烷偶联剂。
13.其中，所述的长链烷基硅烷偶联剂通式为r-(ch2)
n-six3，n＝4～18，x为甲氧基或乙氧基，r为氢、氰基、苯基、氨基、甲氧基、环氧基、异氰酸酯基或乙烯基中的一种，具体可以列举丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅
烷、4-氰基丁基三甲基硅烷、4-苯基丁基三乙氧基硅烷等。
14.所述的氟碳硅烷偶联剂选自(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基二乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷。
15.进一步地，所述纳米粒子水溶液的质量浓度范围为2％～10％；所述纳米粒子与所述疏水硅烷偶联剂的质量比为20/1～2/1；所述纳米粒子与石蜡质量比为1/5～1/20。
16.进一步地，所述固化剂为亲水性多异氰酸酯，所述固化剂的用量为所述水性聚合物乳液用量的1～10wt.％。所述亲水性多异氰酸酯固化剂包括但不限于xp 2759、xp 2655、xp 2547、xp 2451。
17.进一步地，所述助剂包括流平剂、消泡剂、增稠剂。
18.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种水性防污处理剂具有以下优势：
19.1)由于所用的纳米粒子具有非对称、亲水-疏水的特性，采用非对称两亲性纳米粒子对防污处理剂进行改性，使得它的亲水部分与水性乳液相容性好，疏水部分固化后暴露于聚合物与空气界面中，形成“树突”结构。处理剂经过异氰酸酯交联后得到一种具有微/纳复合结构的超疏水防污涂层；该涂层的水接触角高，具有极佳的自清洁性和疏液性，附着力低，具有优异的防污性能。
20.2)采用非对称两亲性纳米粒子提高了纳米粒子与水性聚合物乳液的相容性，提高了处理剂与被处理物表面的附着力。
附图说明
21.图1为实施例1中非对称两亲性纳米粒子合成的反应示意图。
具体实施方式
22.下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
23.实施例1
24.非对称两亲性纳米粒子合成
25.s1、室温下，取1g sio2纳米粒子加入到20ml去离子水中，超声分散30min。搅拌加热至75℃，随后加入10g石蜡，待石蜡融化后，高速均质乳化。冷却至25℃以下后，得到pickering乳液。
26.s2、将0.2g丁基三甲氧基硅烷分散在甲醇溶液中，加入二氧化硅的pickering乳液中，继续搅拌，加入少量氨水催化，反应维持24h。对石蜡表面的纳米粒子表面进行硅烷基化改性，获得非对称结构纳米粒子。
27.s3、后处理：将改性后的非对称结构纳米粒子进行。反应结束后，使用溶剂将反应结束的石蜡球溶解，离心分离，无水乙醇、去离子水洗涤、真空干燥，得到非对称两亲性纳米粒子。
28.反应示意图如图1所示。
29.实施例2
30.非对称两亲性纳米粒子合成
31.s1、室温下，取2g tio2纳米粒子加入到20ml去离子水中，超声分散30min。搅拌加热至75℃，随后加入15g石蜡，待石蜡融化后，高速均质乳化。冷却至25℃以下后，得到pickering乳液。
32.s2、将1g(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷分散在甲醇溶液中，加入二氧化钛的pickering乳液中，继续搅拌，加入少量氨水催化，反应维持24h。对石蜡表面的纳米粒子表面进行硅烷基化改性，获得非对称结构纳米粒子。
33.s3、后处理：将改性后的非对称结构纳米粒子进行。反应结束后，使用溶剂将反应结束的石蜡球溶解，离心分离，无水乙醇、去离子水洗涤、真空干燥，得到非对称两亲性纳米粒子。
34.反应示意图如图1所示。
35.实施例3～6
36.水性防污处理剂合成
37.实施例3～6和对比例1～2的配比如表1所示，将各组分按比例混合后，搅拌均匀涂覆在pu皮革上，130℃固化10分钟。测试表面张力(水滴角)、附着力，如表2所示。
38.表1
[0039][0040][0041]
上述增稠剂为非离子疏水改性聚氨酯流变增稠剂，消泡剂为有机硅消泡剂。
[0042]
表2
[0043][0044]
测试结果显示，使用非对称两亲性纳米粒子制成的水性防污处理剂具有高的接触角以及良好的附着力。
[0045]
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。