一种长效防油涂层及其制备方法技术

一种长效防油涂层及其制备方法，属于材料表面处理领域。具体制备过程如下：将树脂与固化剂溶于挥发性有机溶液中，再向溶液中加入疏水纳米粉，持续磁力搅拌使粉末分散均匀，获得树脂粘接涂料；随后取pH调整液和链式硅溶胶加入乙醇中，混合后加入有机硅混合物、正硅酸四乙酯和经有机溶剂预分散的改性剂溶液，或直接加入改性剂，持续搅拌得到长效防油涂料。所述制备技术工艺简单，可应用于木材、玻璃、不锈钢板等各种基底上，获得水滴接触角、正癸烷液滴接触角大于150°的防油涂层。该涂层提高了防油纳米涂层的长期耐中温油污附着性，有效解决了防油表面不可长期耐高黏度油附着的问题，在防油涂层应用期间，保持其防油污自清洁的功能。

A long term oil resistant coating and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种长效防油涂层及其制备方法
本专利技术属于超浸润功能涂层材料表面处理领域，涉及一种长效防油涂层及其制备方法。
技术介绍
超双疏表面是指在表面微纳米结构和低表面能改性剂共同作用下，水滴或油滴可以在微动力作用下滚落的固体表面，具备防水、防油、防尘等优异的综合性能，可广泛应用于织物的三防、空调的抗露防霜、建筑材料的抗菌防霉、油水分离等领域。在厨卫领域中，由于厨房用燃气灶、油烟机等用具在使用过程中频繁接触油和油烟，容易在表面和内部累积油污，需要请专业人员彻底清洗。如果长时间带着超负荷的油污旋转，其内部的风机系统及过滤机构在工作过程中吸附的油烟会影响其油烟净化效果，并带来噪音增大、器件运行失稳、缩短油烟机寿命等问题，还会影响家庭用户的健康。因此材料的自清洁功能显得非常重要，而在材料表面附一层防油污涂层则是最为有效的方法。通过涂层可改变材料表面浸润性，疏水疏油性的表面能防止水滴和油滴粘附。但是超双疏涂层在厨卫领域仍然受到限制，主要原因在于，首先涂层本身的防油性能较差，不能长期抵抗高温油烟和厚重油污的粘附，耐久性差，额外增加产品维护成本；其次从制备技术角度看，该类涂层难以宏量制备，目前的仿生自洁涂料制备技术繁琐，操作困难；最后从制备成本角度看，这类仿生自洁涂层因原料昂贵、工序复杂而成本过高，无法广泛应用到日常生活中。因此，通过一种可宏量制备的方法制备涂层及提高仿生自洁涂层的长期耐中温油污附着性能尤为重要。
技术实现思路
解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种长效防油涂层及其制备方法，本专利技术方法设备工艺简单、易操作，适合大规模制备生产，制备的长效防油纳米涂层可以应用于各种粘接树脂层体系中，使长期耐高黏度油污附着性显著提高，实现自清洁性能，延长防油涂层的使用寿命。技术方案：一种长效防油涂层及其制备方法，包含如下步骤：（1）取3-12质量份树脂和2-8质量份固化剂分散于10-25质量份的挥发性有机溶剂中，搅拌混匀得到澄清混合溶液；所述树脂为氟碳树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种，所述固化剂为六亚甲基二异氰酸醋异、佛尔酮二单氰酸酷、缩二脲多异氰酸酯、过氧化苯甲酰中的至少一种，所述挥发性有机溶剂为酮类、醇类、氟碳类或醚类中的至少一种；（2）取0.3-1.2质量份聚四氟乙烯纳米粉或氟硅烷改性二氧化硅纳米粉添加于步骤（1）所得澄清混合溶液中，搅拌混匀后获得粘接树脂涂料；（3）将0.25-1.5质量份改性剂分散于25-75质量份的有机溶剂中，搅拌均匀，获得改性剂溶液；所述改性剂为碳链长度大于6的长链烷基氯硅烷或氟烷基氯硅烷中的至少一种，所述有机溶剂为烷类、酮类或醚类中的至少一种；（4）将1-15质量份15%质量浓度链式纳米硅溶胶、2-10质量份35wt.%氨水、6-14质量份去离子水、0.1-1份苯基聚三甲氧基硅氧烷，0.1-1份聚二甲基硅氧烷、0.1-1质量份正硅酸四乙酯分散于60-100质量份无水乙醇中，接着加入25-75质量份步骤（3）所得改性剂溶液或将0.25-1.5质量份步骤（3）所述改性剂直接滴加，连续50℃水浴加热条件下搅拌24-96h，获得防油纳米涂料，其中所述改性剂溶液的体积与所述链式纳米硅溶胶中纳米颗粒表面积的理论比值应为2.5-7.5μmol/m2；（5）将步骤（2）所述的粘接树脂涂料喷涂于任意清洁后的硬质基底表面，放置30-60s，再喷涂步骤（4）所述的防油纳米涂料，涂覆完成后置于50-80℃烘箱中继续固化6-8小时即可获得长效防油纳米涂层。上述制备方法制得的长效防油纳米涂层。上述长效防油纳米涂层具备如下性能，将涂有所述长效防油涂层的样品浸泡于20-80℃人工油污中30天，表面能保持清洁，浸泡60天，表面油污粘附面积小于5%，所述人工油污为食用油与正十六烷以体积比3:1混合得到，初始黏度为35-45cP，30天时黏度为1200-1500cP，60天时油污黏度大于2500cP。上述长效防油纳米涂层同时还具备如下性能，将涂有所述长效防油涂层的样品在石油、食用动物油脂或固态石蜡在室温时高黏度的油污中浸泡30天，表面依然能够保持清洁，油污粘附面积小于5%。所述长效防油涂层在制备需防止油污污染零部件中的应用。有益效果：本专利技术所述方法工艺简单、操作便捷、经济成本低，适合于大规模工业化生产。通过限定所述防油涂料中所述改性剂的体积与所述链式纳米硅溶胶中纳米颗粒表面积的比值应为2.5-7.5μmol/m2，一方面增加了纳米颗粒表面的改性程度，另一方面，增加了改性剂自身的交联程度，既能在纳米颗粒表面形成致密的网络和线性交联改性剂，还能显著降低涂层中的硅羟基含量，防止接触油污时粘附油污。通过在所述防油涂料中加入聚二甲基硅氧烷和苯基聚三甲氧基硅氧烷混合物，一方面可交联纳米颗粒，另一方面苯基硅氧烷分子能渗入聚二甲基硅氧烷分子链间隙，制备涂层后会在表面不断释放苯基硅氧烷分子，以反应因浸泡或磨损而形成的未深度改性纳米颗粒，从而保证长效疏油，并对高粘度油脂也可以有效防止粘附。本专利技术通过将改性剂预分散于烷类、酮类或醚类等有机溶剂中，可降低改性剂在空气中发生自缩聚，增大接枝程度。本专利技术制备的防油涂料最大实际改性剂接枝重量百分数约为48%，改性剂的体积与所述链式纳米硅溶胶中纳米颗粒表面积的实际比值为4.5μmol/m2，在接枝链存在位阻效应的前提下，实现颗粒表面与改性剂以最大接枝量进行接枝改性，最大限度降低涂层残余硅羟基含量，提高涂层的长效防油性，并防止高黏度油污的粘附。本专利技术制备的涂料施加在玻璃、不锈钢基材上，涂层水滴接触角、油滴接触角、正癸烷液滴接触角均大于150°，水滴滚动角小于2°，正癸烷液滴滚动角小于10°。本专利技术制备的涂层在20-80℃人工油污中浸泡至少30天后，油污黏度为1200-1500cP，其表面仍能保持清洁，至少60天后油污黏度大于2500cP，仍能保持其表面油污粘附面积小于5%；本专利技术制备的涂层在石油、食用动物油脂、固态石蜡等在室温时高黏度的油污中浸泡30天后，涂层表面依然能够保持清洁，油污粘附面积小于5%。本专利技术制备的涂层可用于各类防油涂层应用场合，能有效提升耐中温油污附着性、涂层使用寿命，具有较好的易清洁性能，对于降低应用成本，实现工业化生产具有极大应用意义。附图说明图1为实施例1中所述长效防油涂料及涂层微观表征图，图a为改性颗粒透射电子显微镜图，图b及c为涂层不同放大倍数下扫描电子显微镜图；图2为实施例2中所述涂有长效防油涂层的玻片的水滴、油滴和正癸烷液滴的接触角光学图，图中左侧为长效防油涂层的水滴接触角光学图，中间为长效防油涂层的油滴接触角光学图，右侧为长效防油涂层的正癸烷液滴接触角光学图；图3为实施例3中涂有长效防油涂层的玻片高黏度油污模拟测试光学图，其中a是玻片在80℃油污中浸泡测试，b是此油污放置在室温环境下1h后状态，c是玻片测试1天后，常温下手动剥离凝固油污层后的光学图；图4为实施例4中所述长效防油涂料的红外分析图；图5为实施例5中涂有长效防油涂层的玻片的水滴、油滴接触角随中温油污浸泡时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长效防油涂层及其制备方法，其特征在于包含如下步骤：/n（1）取3-12质量份树脂和2-8质量份固化剂分散于10-25质量份的挥发性有机溶剂中，搅拌混匀得到澄清混合溶液；所述树脂为氟碳树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种，所述固化剂为六亚甲基二异氰酸醋异、佛尔酮二单氰酸酷、缩二脲多异氰酸酯、过氧化苯甲酰中的至少一种，所述挥发性有机溶剂为酮类、醇类、氟碳类或醚类中的至少一种；/n（2）取0.3-1.2质量份聚四氟乙烯纳米粉或氟硅烷改性二氧化硅纳米粉添加于步骤（1）所得澄清混合溶液中，搅拌混匀后获得粘接树脂涂料；/n（3）将0.25-1.5质量份改性剂分散于25-75质量份的有机溶剂中，搅拌均匀，获得改性剂溶液；所述改性剂为碳链长度大于6的长链烷基氯硅烷或氟烷基氯硅烷中的至少一种，所述有机溶剂为烷类、酮类或醚类中的至少一种；/n（4）将1-15质量份15%质量浓度链式纳米硅溶胶、2-10质量份35wt.%氨水、6-14质量份去离子水、0.1-1份苯基聚三甲氧基硅氧烷，0.1-1份聚二甲基硅氧烷、0.1-1质量份正硅酸四乙酯分散于60-100质量份无水乙醇中，接着加入25-75质量份步骤（3）所得改性剂溶液或将0.25-1.5质量份步骤（3）所述改性剂直接滴加，连续50℃水浴加热条件下搅拌24-96h，获得防油纳米涂料，其中所述改性剂溶液的体积与所述链式纳米硅溶胶中纳米颗粒表面积的理论比值应为2.5-7.5μmol/m...

【技术特征摘要】
1.一种长效防油涂层及其制备方法，其特征在于包含如下步骤：
（1）取3-12质量份树脂和2-8质量份固化剂分散于10-25质量份的挥发性有机溶剂中，搅拌混匀得到澄清混合溶液；所述树脂为氟碳树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种，所述固化剂为六亚甲基二异氰酸醋异、佛尔酮二单氰酸酷、缩二脲多异氰酸酯、过氧化苯甲酰中的至少一种，所述挥发性有机溶剂为酮类、醇类、氟碳类或醚类中的至少一种；
（2）取0.3-1.2质量份聚四氟乙烯纳米粉或氟硅烷改性二氧化硅纳米粉添加于步骤（1）所得澄清混合溶液中，搅拌混匀后获得粘接树脂涂料；
（3）将0.25-1.5质量份改性剂分散于25-75质量份的有机溶剂中，搅拌均匀，获得改性剂溶液；所述改性剂为碳链长度大于6的长链烷基氯硅烷或氟烷基氯硅烷中的至少一种，所述有机溶剂为烷类、酮类或醚类中的至少一种；
（4）将1-15质量份15%质量浓度链式纳米硅溶胶、2-10质量份35wt.%氨水、6-14质量份去离子水、0.1-1份苯基聚三甲氧基硅氧烷，0.1-1份聚二甲基硅氧烷、0.1-1质量份正硅酸四乙酯分散于60-100质量份无水乙醇中，接着加入25-75质量份步骤（3）所得改性剂溶液或将0.25-1.5质量份步骤（3）所述改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友法，李梅婷，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32