一种聚氨酯自清洁涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于涂料领域，具体涉及一种聚氨酯自清洁涂料及其制备方法。该制备方法如下：将液体聚碳酸酯二醇加入反应器中后加热并抽真空直至反应器中无气泡为止，降温后向反应器中加入有机溶剂，搅拌回流，然后加入芳香族二异氰酸酯并反应2‑3h，之后加入全氟‑1‑辛醇并反应1‑1.5h，再加入氧化镧粉末，继续搅拌20‑30min，冷却至室温得到的液态混合物即为所述聚氨酯自清洁涂料。本发明专利技术采用聚氨酯为主体材料，中间结合含氟低表面能物质，最后加入疏水的稀土氧化物氧化镧，使得涂料干燥后的涂层具有充足的粗糙结构，低表面能及表面的粗糙结构使得涂层具有良好的自清洁性，经测试所得涂层与多种基材均有很好的结合作用，且涂层具有较好的耐久性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种聚氨酯自清洁涂料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯树脂(PolyurethaneResin)作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料,在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用，用于贮罐、管道、冷库、啤酒、发酵罐、保鲜桶的绝热保温保冷，房屋建筑绝热防水等，有着出色的防水性。建筑外墙涂料可以美化环境和居室，但是由于传统涂料耐洗刷性差，时间不长涂层就会发生色变、脱落，玻璃幕墙或瓷砖贴面又会带来光污染、增加建筑物自重、存在安全隐患等问题。并且随着城市的环境污染正在加剧，其中粉尘污染、气体污染尤为严重。建筑外墙特别是高层建筑，正在受到越来越严重的侵蚀。自清洁涂料的作用越来越重要，自清洁涂料具有优良的防水性、自洁功能，能够长期保持洁净。自清洁涂料的技术开发基础是基于仿生学的原理，根据\荷叶自清洁原理\设计的清洁涂料取得了成功。但是，现在的一些自清洁涂料的主要成分为提供粗糙结构的无机物，因此与基材之间的结合力较差，耐久性不高，制备方法也比较复杂。
技术实现思路
为了得到具有较好自清洁效果、较好耐久性并适用于工业应用的涂料，本专利技术提供了一种聚氨酯自清洁涂料及其制备方法，该涂料自清洁效果明显且其制备方法简单。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚氨酯自清洁涂料的制备方法，其包括如下步骤：将液体聚碳酸酯二醇加入反应器中后加热至115-125℃并抽真空直至反应器中无气泡为止，降温至75-80℃，向反应器中加入有机溶剂，搅拌回流10-20min，然后加入芳香族二异氰酸酯并反应2-3h，之后加入全氟-1-辛醇并反应1-1.5h，再加入氧化镧粉末，继续搅拌20-30min，冷却至室温得到的液态混合物即为所述聚氨酯自清洁涂料，其中聚碳酸酯二醇与有机溶剂的用量比为(5-10)mmol：(100-200)mL，聚碳酸酯二醇、芳香族二异氰酸酯和全氟-1-辛醇的摩尔比为1：(3-5)：(2-4)，聚碳酸酯二醇与氧化镧粉末的质量比为1：(1-1.2)。具体的，所述有机溶剂为丙酮或苯。具体的，所述芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯。优选的，所述聚碳酸酯二醇的分子量为1000，其对应牌号为T5651。优选的，所述聚碳酸酯二醇的分子量为2000，其对应牌号为T5652。优选的，聚碳酸酯二醇、甲苯二异氰酸酯和全氟-1-辛醇的摩尔比为1：4：3。优选的，聚碳酸酯二醇与氧化镧粉末的质量比为1：1。本专利技术还提供一种聚氨酯自清洁涂料，其通过上述方法制备得到。相比于现有技术，本专利技术的积极效果为：本专利技术采用聚氨酯为主体材料，中间结合含氟低表面能物质，有效降低材料的表面能，最后加入疏水的稀土氧化物氧化镧，使得涂料干燥后的涂层具有充足的粗糙结构，低表面能及表面的粗糙结构使得涂层具有良好的自清洁性，经测试所得涂层与多种基材均有很好的结合作用，且涂层具有较好的耐久性。附图说明图1为实施例1制备的聚氨酯自清洁涂料的红外谱图；图2为实施例1制备的聚氨酯自清洁涂料的在基材表面形成涂层后水滴于其上的接触角图片。具体实施方式以下结合具体实施例及附图对本专利技术作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术以下实施例中使用的方法未经特别说明均为常规方法，使用的药品未经特殊说明均为市售产品。实施例1一种聚氨酯自清洁涂料，其制备方法如下：取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌号：T5651)于500mL四口瓶中，加热到120℃并抽真空直到其中没有气泡为止，停止抽真空，降温至80℃，再加入100mL丙酮，搅拌回流10-20分钟，然后再加入6.97g甲苯二异氰酸酯(TDI)反应2-3小时，之后加入12.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI与全氟-1-辛醇的物质的量之比为1:4:3，再反应1-1.5小时，加入10.00g氧化镧粉末，继续搅拌20-30分钟，得混合液即为所述聚氨酯自清洁涂料。从上述聚氨酯自清洁涂料中取样测定其红外谱图，得到的红外图谱如图1所示，从图1中可知在红外谱图中2273cm-1处的异氰酸酯峰消失，以及1405.01、1468.19、1533.29cm-1处的苯环峰存在，说明甲苯二异氰酸酯完全反应，另外1251.41cm-1、1064.34cm-1处的CF伸缩峰出现，而—OH的伸缩峰很小，表面全氟辛醇和聚碳酸酯二醇几乎反应完全，1599.82cm-1处的—NHCOO—出现，表明聚氨酯成功合成。按照现有技术中的标准方法将得到的聚氨酯自清洁涂料涂于陶瓷、玻璃或钢等基材表面，干燥后得涂层，经测试涂层的粘结强度、硬度、耐磨性和抗冲击性能等均能达到聚氨酯防水涂料国标GB/T19250-2013中的相关要求，且其表面水滴接触角图片如图2所示，其接触角约为155度，表明涂层表面具有超疏水性，即类似荷叶表面具有自清洁能力。实施例2一种聚氨酯自清洁涂料，其制备方法如下：取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌号：T5651)于500mL四口瓶中，加热到115℃并抽真空直到其中没有气泡为止，停止抽真空，降温至75℃，再加入200mL丙酮，搅拌回流10-20分钟，然后再加入5.22g甲苯二异氰酸酯(TDI)反应2-3小时，之后加入8.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI与全氟-1-辛醇的物质的量之比为1:3:2，再反应1-1.5小时，加入10.00g氧化镧粉末，继续搅拌20-30分钟，得混合液即为所述聚氨酯自清洁涂料。按照现有技术中的标准方法将得到的聚氨酯自清洁涂料涂于陶瓷、玻璃或钢等基材表面，干燥后得涂层，经测试涂层的粘结强度、硬度、耐磨性和抗冲击性能等均能达到聚氨酯防水涂料国标GB/T19250-2013中的相关要求，且水滴在该涂层表面的接触角约为153度，表明涂层表面具有超疏水性，即类似荷叶表面具有自清洁能力。实施例3一种聚氨酯自清洁涂料，其制备方法如下：取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌号：T5651)于500mL四口瓶中，加热到120℃并抽真空直到其中没有气泡为止，停止抽真空，降温至80℃，再加入200mL丙酮，搅拌回流10-20分钟，然后再加入8.71g甲苯二异氰酸酯(TDI)反应2-3小时，之后加入16.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI与全氟-1-辛醇的物质的量之比为1:5:4，再反应1-1.5小时，加入10.00g氧化镧粉末，继续搅拌20-30分钟，得混合液即为所述聚氨酯自清洁涂料。按照现有技术中的标准方法将得到的聚氨酯自清洁涂料涂于陶瓷、玻璃或钢等基材表面，干燥后得涂层，经测试涂层的粘结强度、硬度、耐磨性和抗冲击性能等均能达到聚氨酯防水涂料国标GB/T19250-2013中的相关要求，且水滴在该涂层表面的接触角约为152度，表明涂层表面具有超疏水性，即类似荷叶表面具有自清洁能力。实施例4一种聚氨酯自清洁涂料，其制备方法如下：取5.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌号：T5651)于500mL四口瓶中，加热到125℃并抽真空直到其中没有气泡为止，停止抽真空，降温至78℃，再加入150mL丙酮，搅拌回流10-20分钟，然后再加入6.97g甲苯二异氰酸酯(TDI)反应2-3小时，之后加入12.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI与全氟-1-辛醇的物质的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将液体聚碳酸酯二醇加入反应器中后加热至115‑125℃并抽真空直至反应器中无气泡为止，降温至75‑80℃，向反应器中加入有机溶剂，搅拌回流10‑20min，然后加入芳香族二异氰酸酯并反应2‑3h，之后加入全氟‑1‑辛醇并反应1‑1.5h，再加入氧化镧粉末，继续搅拌20‑30min，冷却至室温得到的液态混合物即为所述聚氨酯自清洁涂料，其中聚碳酸酯二醇与有机溶剂的用量比为(5‑10)mmol：(100‑200)mL，聚碳酸酯二醇、芳香族二异氰酸酯和全氟‑1‑辛醇的摩尔比为1：(3‑5)：(2‑4)，聚碳酸酯二醇与氧化镧粉末的质量比为1：(1‑1.2)。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将液体聚碳酸酯二醇加入反应器中后加热至115-125℃并抽真空直至反应器中无气泡为止，降温至75-80℃，向反应器中加入有机溶剂，搅拌回流10-20min，然后加入芳香族二异氰酸酯并反应2-3h，之后加入全氟-1-辛醇并反应1-1.5h，再加入氧化镧粉末，继续搅拌20-30min，冷却至室温得到的液态混合物即为所述聚氨酯自清洁涂料，其中聚碳酸酯二醇与有机溶剂的用量比为(5-10)mmol：(100-200)mL，聚碳酸酯二醇、芳香族二异氰酸酯和全氟-1-辛醇的摩尔比为1：(3-5)：(2-4)，聚碳酸酯二醇与氧化镧粉末的质量比为1：(1-1.2)。2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯自清洁涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮或苯。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐祖顺，曾维国，张博晓，张淑来，肖吉利，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42