一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液及其制备方法技术

本发明专利技术属于自洁增滑液领域，公开了一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液，按照重量份数，其原料组成为：5～30份有机硅单体、5～20份有机钛化合物、1～10份附着力促进剂、1～10份有机酸和20～70份溶剂。本发明专利技术还公开了自洁增滑液的制备方法、有机硅自洁增滑涂层及其制备方法。本发明专利技术的自洁增滑液可增强车漆表面的抗紫外线、耐磨、密实光滑等多种能力，不分裂，不脱落，可以长期保护车漆不氧化，光亮如新，润滑如玉，也保护漆面不受外界污秽侵扰，长时间保持车漆表面的光滑亮丽。

A kind of fluorine-free organosilicon self-cleaning lubricant for car paint and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液及其制备方法
本专利技术属于自洁增滑液领域，具体是一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液及其制备方法。
技术介绍
日常生活中，汽车、地铁和高铁已经成为人们出行最为常用的交通工具，这些交通工具不但给人们带来生活上的便捷同时也提升了社会的运作效率，加速社会的进步发展。与此同时，纷繁复杂的大气环境污染物容易导致车身表面被玷污甚至被氧化腐蚀，影响车辆的美观性，故需要对车身表面进行频繁的清洗处理，这些清洁作业，不但造成巨大的人工成本还浪费水资源。近年来，随着人们对环保和节能意识的不断增强，具有自清洁功能的表面改性得到了迅速的发展。自清洁表面是指基材表面的污染物或灰尘在重力、雨水或风力等外力作用下能够自动脱落或被降解的一种表面。荷叶总保持一尘不染正是自清洁表面在大自然中表现的最好例子。因此，制备疏水自洁且光滑亮丽的保护涂层对于车漆表面长期保持光鲜亮丽的外表具有重要的现实意义。对不同基材进行疏水自洁表面修饰改性的研究报道颇多，且绝大部分都集中于含氟材料的应用研究，那是因为氟元素的电负性最强，原子半径很小，氟原子沿着碳键作螺线形分布，分子间作用力小，表面能很低。因此，研究工作者都喜欢采用含氟元素的树脂或其他助粘剂来对基材实现疏水自洁的表面功能改性。这方面的专利报道也颇多，比如：中国专利CN108300083A公开了一种含氟共聚物/纳米SiO2超疏水涂层及其制备方法，所述涂层采用甲基丙烯酸三氟乙酯和全氟烷基乙基丙烯酸酯制备得到含氟共聚物，再加入纳米SiO2并旋涂于基底上形成超疏水涂层。在公开方法中所得涂层的耐磨性差，无法满足实际应用要求。专利CN108587381A公开了一种UV固化含氟耐磨疏水涂层的加工工艺，包括以含氟硅烷和含氟丙烯酸酯与SiO2/TiO2颗粒结合来提高涂层的附着力和疏水性能。虽然含氟有机硅材料的耐温耐候和耐溶剂腐蚀的性能优异，但是价格成本偏高，应用广度受限。另外，氟是人体所需的微量元素之一，有助于身体正常代谢，牙齿治疗和保健也需要用到氟化物，但氟也是人体的限量元素，摄入过多对人体有害。人体摄取150mg的氟就能引发一系列的病痛，若更大量氟化物进入体内会引起急性中毒和产生各种病症，例如厌食、恶心、腹痛、胃溃疡、抽筋出血甚至死亡。所以，无氟的有机硅疏水材料是制备车漆用自洁涂层的首选。车漆表面除了具有疏水自洁的功能外，也需要极大程度上确保其光滑亮丽。漆面越光滑，灰尘或其他脏污物就越难以粘附，风力作用就可实现自我清洁灰尘，从而使得车身长期保持光鲜亮丽的外表，免于高成本高频率的人工清洗作业。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低表面能且不含氟素的有机硅自洁增滑液，用于汽车/机车车漆表面的保护和修饰，能起到“自洁增滑”作用，具有高强的耐候性和耐温热性，节能环保，无毒无公害。本专利技术的另一目的是提供自洁增滑液的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种无氟有机硅自洁增滑涂层。本专利技术的另一目的是提供自洁增滑涂层的制备方法。为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案；一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液，按照重量份数，其原料组成为：5～30份有机硅单体、5～20份有机钛化合物、1～10份附着力促进剂、1～10份有机酸和20～70份溶剂。进一步地，所述有机硅单体选自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、三丙基乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、三异丙基甲氧基硅烷、甲基丙基二乙氧基硅烷、三异丁基乙氧基硅烷、甲基硅油、含氢硅油、氨基硅油中的至少一种。进一步地，所述有机钛化合物选自钛酸丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、(乙酰乙酸乙酯基)二异丁氧基钛酸酯中的至少一种。进一步地，所述附着力促进剂选自γ―氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。进一步地，所述有机酸选自甲酸、冰乙酸、丙酸、丁酸中的至少一种。进一步地，所述溶剂选自乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、正己烷、白电油、石油醚、甲缩醛、二氯甲烷中的至少一种。一种上述的自洁增滑液的制备方法，包括以下步骤：将有机硅单体、有机钛化合物、附着力促进剂、有机酸和溶剂分批或同时加入到回流反应釜中混合，搅拌下逐渐升温至20～70℃，然后搅拌回流反应0.5～2h即得。一种无氟有机硅自洁增滑涂层，由上述的自洁增滑液涂覆于基材而得。进一步地，所述自洁增滑涂层的厚度为1～100μm。一种无氟有机硅自洁增滑涂层的制备方法，包括以下步骤：在基材表面涂覆有机硅自洁增滑液，常温下自然固化，得到有机硅自洁增滑涂层。进一步地，所述基材为汽车车漆、高铁车漆、地铁车漆、玻璃、陶瓷、大理石、不锈钢或木板。进一步地，所述涂覆的方式为喷涂和/或擦涂。涂覆有机硅疏水自洁增滑液时，要求涂层均匀且确保最终产品不能出现橘皮纹、波浪纹、彩虹纹、斑点等外观性的问题。本专利技术增滑作用机理是：有机钛化物具有极强的渗透力和极易水解的特性，在涂擦过程中有机钛化物以溶液态轻易地渗入车漆面并由里向外形成致密膜层，在固化过程中膜层与空气中水汽反应形成纳米级的TiO2无机粒子，最终密实地填平车漆表面的微细凹陷结构，形成高度平整光滑无比的保护膜层。本专利技术具有以下有益效果：1、疏水自清洁效果：膜层具有强力的疏水功能，水流的表现形态为滑水拒水，外界的污秽很难通过水流沾附在车漆表面，从而完成对车漆的保护。在下雨时候，雨水可把少量灰尘或者污迹冲洗干净而不留痕迹。而且，无氟素的有机硅作为疏水自洁结构单元具有高强的耐候性、耐温热性、耐熔剂腐蚀、耐紫外线照射，节能环保，无毒无公害，是作为车漆用疏水自洁涂层材料的首选。2、增滑增亮效果：有机钛化合物渗透力极强且极易水解，在涂擦过程中渗入车漆面并由里向外形成致密的纳米级的无机态TiO2保护膜。有机钛转变为无机二氧化钛的化学反应式：纳米级的无机TiO2膜层具有很强的抗紫外线能力，可有效抵抗紫外线照射，防止车漆面老化。无机物TiO2是众所周知的光触媒材料，在太阳光照射下可使细菌与一些小分子有机污物无法生存，污物隔着镀膜附着，清洗很容易，不会损害漆面。TiO2膜层还可有效的降低酸性物质的渗透率，成功地保护车漆不再受到酸雨及其他酸性物质(如鸟粪、尸虫等)的腐蚀伤害。而且，无机态的TiO2纳米膜层还具有较高的硬度和耐磨性，防止车漆表面轻微划痕的产生。相比较普通车漆2H的硬度而言，TiO2纳米无机膜层能防止日常一些轻微的划痕。因此，纳米TiO2无机膜层的形成，可增强车漆表面的抗紫外线、耐磨、密实光滑等多种能力，不分裂，不脱落，可以长期保护车漆不氧化，光亮如新，润滑如玉，也保护漆面不受外界污秽侵扰，长时间保持车漆表面的光滑亮丽。3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液，其特征在于，按照重量份数，其原料组成为：5～30份有机硅单体、5～20份有机钛化合物、1～10份附着力促进剂、1～10份有机酸和20～70份溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液，其特征在于，按照重量份数，其原料组成为：5～30份有机硅单体、5～20份有机钛化合物、1～10份附着力促进剂、1～10份有机酸和20～70份溶剂。


2.根据权利要求1所述的自洁增滑液，其特征在于，所述有机硅单体选自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、三丙基乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、三异丙基甲氧基硅烷、甲基丙基二乙氧基硅烷、三异丁基乙氧基硅烷、甲基硅油、含氢硅油、氨基硅油中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的自洁增滑液，其特征在于，所述有机钛化合物选自钛酸丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、(乙酰乙酸乙酯基)二异丁氧基钛酸酯中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的自洁增滑液，其特征在于，所述附着力促进剂选自γ―氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恩龙，梁梓军，杨恒，
申请(专利权)人：深圳正海创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44