一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子涂料技术领域，公开了一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过使用可再生蓖麻油为核心与2,2‑双羟甲基丙酸反应得到具有超支化结构的多元醇，该植物油基超支化多元醇替代传统的石油基多元醇不但可以大幅度提升材料的生物质含量，还可以提高涂料的交联密度，保证涂料具有较高的硬度和良好的耐磨性。本发明专利技术通过共价键结合的方式引入低表面能的聚二甲基硅氧烷，在固化过程中聚二甲基硅氧烷长链会自发的迁移到涂层表面，赋予涂料优异的拒液体性质和自清洁性能。油性墨水在涂料表面急剧收缩成细小的液滴，用纸巾即可轻松擦除干净。

【技术实现步骤摘要】
一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子涂料
，特别涉及一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
抗涂鸦、易清洁涂料通常具有较低的表面能，水性以及油性污渍液滴难以在其表面铺展。在一定倾斜角度下，污渍液滴会自动的从此类涂料表面滚落或者滑落而不留下污染的痕迹，起到保持物体表面清洁作用。由于抗涂鸦、易清洁涂料表面具有优异的液体排斥和自清洁能力，很难被污染物玷污，其应用于摩天大楼的玻璃幕墙、太阳能电池板、金属基材、石油管道内壁、显示器、厨房电器和公共设施等表面，起到防污、抗涂鸦、自清洁和隔水防护作用，具有极高的实用性和发展前景。通常，制备低表面能、疏水、疏油涂料的方法主要归结为两种方法。其一为结合低表面能物质制备具有微/纳米尺度的分层结构，灵感来自荷叶的表面形态(ACSAppliedMaterials&Interfaces.2014,6:2629-2638)。在此类涂料表面多种液体的接触角可高达150°。然而微纳米结构脆弱，低表面能组分与基材的附着力不佳，导致其长期耐磨性差。此外，透明度较低、制备工艺复杂以及材料昂贵限制了此类涂料的大规模应用。第二种方法是仿猪笼草唇叶结构的滑移功能，制备液体注入型的多孔表面(SLIPS)，是通过将全氟液体、硅油或离子液体等润滑油注入到提前构建好的含有多孔或分级粗糙结构基底制备得到(ChemicalEngineeringJournal.2020,401:126137)。在SLIPS表面，液体的接触角可能不高，通常小于120°，但大多数液体在其表面具有很低的滑动角，达到拒液、自清洁效果。然而，SLIPS也存在缺点，如表面的润滑剂蒸发或被溶解损失导致其防污效果急剧下降。此外，目前使用的大多数低表面能物质为特殊定制的有机氟类润滑剂，其价格昂贵，且对人体和坏境具有生物危害。
技术实现思路
为了克服现有抗涂鸦、易清洁涂料体系存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料。采用高羟值的植物油基超支化多元醇取代传统的石油基多元醇以提高涂料的生物质含量，制备光滑透明的聚氨酯抗涂鸦、易清洁涂料，并通过共价键结合方式引入单羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)为低表面能物质，赋予涂料优异的抗涂鸦、易清性能。由于超支化的多元醇提供了大量的交联位点以及共价键引入的PDMS长链，赋予涂料高交联密度、耐磨性。材料中不含易黄变的多元醇及异氰酸酯组分，保证了涂料的耐久性。本专利技术的再一目的在于提供一种上述耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料的制备方法。本专利技术的又一目的在于提供一种上述耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料的应用。涂料不仅具有优异的光学透明性、硬度、耐磨性和耐久性，还具有良好的抗涂鸦性和自清洁性。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料，所述涂料由质量比为1：1的A组分和B组分组成；其中A组分包含如下按质量份计的组分：植物油基多元醇100.0份稀释剂170.0份所述B组分包含如下按质量份计的组分：所述植物油基多元醇具有如式(Ⅰ)所示结构式：其中，所述的稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的至少一种；所述的溶剂为丁酮(MEK)、甲基异丁基甲酮(MBIK)和碳酸二甲酯(DMC)中的至少一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)和三乙烯二胺(TEDA)中的一种。上述的一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料的制备方法，包括以下操作步骤：将植物油基多元醇溶解于稀释剂中得到A组分；再将PDMS-OH、溶剂、HDI三聚体和催化剂混合均匀，密封后加热至80℃保持1h，得到B组分；将A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，得到一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料。上述的耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料在摩天大楼的玻璃幕墙、太阳能电池板、金属基材、石油管道内壁、显示器、厨房电器和公共设施表面上的应用。所述应用按照以下步骤：将涂料手工涂覆或机器喷涂于玻璃、金属、石材、木材基材上，在80℃下固化2h，即可得到一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂层。上述的一种植物油基超支化多元醇，所述的植物油基超支化多元醇通过如下方法制备得到：将0.01moL蓖麻油(CO)和适量的催化剂P-TSA加入到带有机械搅拌桨、干燥管、冷凝管、氮气入口、分水器的四口烧瓶中；恒温油浴锅加热至145℃，加入0.027moL2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)，在连续氮气保护下，反应2h，停止通氮气，抽真空至800～1000Pa反应1h；接着分2次加入0.054moLDMPA，每次间隔30min，连续通氮气反应2h后抽真空至800～1000Pa，反应至酸值小于10mgKOH/g时停止反应；冷却后得到羟值为315±10mgKOH/g的植物油基超支化多元醇。本专利技术制备耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料的反应原理如下：首先，由蓖麻油和2，2-双羟甲基丙酸进行熔融缩聚反应得到超支化多元醇，溶于溶剂中得到植物油基多元醇组分溶液。其次，将单羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)、催化剂、HDI三聚体(HDIT)固化剂混合均匀，密封后加热至80℃保持1h，得到固化剂组分溶液。最后，将植物油基多元醇组分溶液和固化剂组分溶液混合均匀，即可手工涂覆或喷涂到基材面，在80℃下固化2h，得到光滑透明的耐久性植物油基聚氨酯抗涂鸦、易清洁涂料。在固化过程超支化多元醇和HDIT中的异氰酸酯基团反应形成高度交联的聚合物膜。由于PDMS的低表面能性质，在固化过程中PDMS长链会自动迁移、富集到涂层表面，赋予出料低表面能性质，达到抗涂鸦和易清洁效果。再者，由于形成的涂层表面粗糙度极低(远小于可见光波长)，对透光率影响甚微，因此涂层具有极高的光学透明性。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术通过使用可再生的蓖麻油为核心与2,2-双羟甲基丙酸反应得到具有超支化结构的多元醇，使用该植物油基超支化多元醇为替代传统的石油基多元醇能大幅度提高材料的生物质含量。(2)本专利技术使用植物油基超支化多元醇作为涂料的多元醇组分，为提高聚氨酯涂料的交联密度提供了大量的交联位点，有助于提高涂料的耐磨性、耐久性和抗涂鸦能力。(3)本专利技术通过共价键结合的方式引入低表面能的PDMS-OH，在固化过程中PDMS长链会自发地迁移、富集到涂层表面，赋予涂料优异的拒液体性质和自清洁性能。(4)本专利技术的一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料剂可作为功能性涂料应用于摩天大楼的玻璃幕墙、太阳能电池板、金属基材、石油管道内壁、显示器、厨房电器和公共设施等表面，起到防污、抗涂鸦、自清洁和隔水防护作用。该涂料固化后表面光滑，透明度大于95％，铅笔硬度可达3H，柔韧性达到2mm；油性马克笔墨水在涂料表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料，其特征在于：所述涂料由质量比为1：1的A组分和B组分组成；/n其中A组分包含如下按质量份计的组分：/n植物油基多元醇 100.0份/n稀释剂 170.0份/n所述B组分包含如下按质量份计的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料，其特征在于：所述涂料由质量比为1：1的A组分和B组分组成；
其中A组分包含如下按质量份计的组分：
植物油基多元醇100.0份
稀释剂170.0份
所述B组分包含如下按质量份计的组分：





2.根据权利要求1所述的一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料，其特征在于：
所述植物油基多元醇具有如式(Ⅰ)所示结构式：



其中，


3.根据权利要求1所述的一种耐久性植物油基抗涂鸦、易清洁涂料作为功能性涂料，其特征在于：
所述的稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
所述的溶剂为丁酮、甲基异丁基甲酮和碳酸二甲酯中的至少一种；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡和三乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦代东，曾娟娟，张文超，邓淑玲，
申请(专利权)人：中科院广州化灌工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44