无机纳米长效防雾自洁涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种无机纳米长效防雾自洁涂料及其制备方法和应用。通过特殊硅烷改性的硅酸盐具备优异的成膜性能和较强的亲水性能；稀土金属与铝的复合有机酸金属盐具备促进硅酸盐交联成膜，提高涂层的交联密度与耐水性耐化性，同时稀土金属和铝在薄涂涂层中穿插镶嵌形成坚固的羽状和错杂的微纳结构，形成超亲水的条件；多羟基多氢键改性镁铝化合物的引入，与硅酸盐进行键合形成牢固的亲水基团，配合超薄涂层的物理结构形成超亲水界面，使液体在界面上迅速润湿铺展，而且具备遇水自洁能力。本发明专利技术通过各原料之间相互配合,使涂层形成硬度为9H，亲水角度小于5

【技术实现步骤摘要】
无机纳米长效防雾自洁涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料制备
，具体地，涉及一种无机纳米长效防雾自洁涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在日常环境下，各种材料表面对水都有不同程度的排斥，水在表面不能形成均匀连续的水膜，因此，需要对材料表面进行超亲水处理。超亲水处理又分为无机涂层处理、有机涂层处理和有机无机复合涂层处理。通过赋予的涂层对材料表面处理获得水接触角<5
°
的超亲水表面，而对于超亲水表面的形成作用机理又各不相同。包括利用光催化物质形成光致活化超亲水，利用表面活性剂缓释与附着表面的水融合形成低表面能的超亲水水膜，通过表面键合亲水基团和微纳乳突结构的改造形成超亲水面。虽然目前各种超亲水涂料已应用于各种工业或者商业领域中，主要涉防雾、自洁防污和生物医药等方面，但是由于目前大部分超亲水涂料使用寿命短暂，成本高，本身的各种缺陷没得到完全解决，没有得到与其他特性涂料那样大规模生产应用，因此研造一款综合性较强的超亲水涂料在目前是非常迫切的。
[0003]公开号为CN 109135487 A的中国专利技术专利公开了一种含有磺酸季铵盐的有机硅改性丙烯酸树脂超亲水低温防雾涂料的组成及制备方法。该方法是用γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性丙烯酸，得到有机硅改性丙烯酸树脂，再配合表面活性剂2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸(AMPS)和3
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(双(2
‑
羟乙基)氨基)
‑2‑
羟丙基甲基丙烯酸酯(D
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GMA)的磺酸季铵盐复配而成的有机超亲水涂料。经过硅烷改性得到有机硅改性丙烯酸树脂成膜物，具备较好的耐水性和耐化学性，特别针对PC基材，附着力表现优异，由于表面活性剂在表面缓释，可以跟水结合形成低表面能的水溶液，使水在涂层表面快速润湿铺展，形成均匀连续的水膜，达到防雾的效果。但是表面活性剂会被水或者洗涤剂带走造成损失，亲水效果随之减弱，直至消耗殆尽，又回到疏水状态，一般这类涂料的初始防雾效果较好，但时效性极短。
[0004]公开号CN 102241939A的中国专利技术专利公开了一种有机
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无机杂化的超亲水涂料的制备方法。该方法法首先采用溶胶
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凝胶法，用硅烷偶联剂与正硅酸乙酯水解缩聚得到改性二氧化硅溶胶，然后将改性二氧化硅溶胶、反应型亲水性单体采用自由基聚合制得有机
‑
无机杂化超亲水涂料。该专利技术涂层表面不但带有大量的亲水基团，同时大量的二氧化硅颗粒团簇所形成较高的表面粗糙度，容易形成超亲水表面。但是大量引入有机链段，涂层耐候性变差，亲水基团容易断键，涂层硬度不够高，粗糙的微纳结构易被磨损，容易恢复疏水状态。
[0005]公开号CN 1687249A的中国专利技术专利公开了一种超亲水涂层的制备方法。该方法利用适当的温度及紫外光照射将涂覆到基材表面的二氧化钛水胶体牢固成膜，再经适当的温度烘干及紫外光照射，使涂层具有光致活化超亲水性能。经紫外光照射后，二氧化钛产生强烈和稳定的超亲水特性。光催化表面上生成活性氧自由基，可反应生成氧基空穴，水容易吸附在氧基空穴中，成为化学吸附水，而且二氧化钛表面的微纳乳突结构存在，形成超亲水
表面。但是，二氧化钛上的羟基基团与氧基空穴并不稳定，没有紫外光源照射时，氧基空穴中的羟基迅速被空气中的氧取代，就会恢复疏水状态。
[0006]综上，现有的防雾涂料存在以下缺点：
[0007](1)目前最常用的防雾涂料是采用表面活性剂缓释达到超亲水目的，由于表面活性剂损失造成亲水效果迅速减弱，涂层恢复疏水状态，时效短；
[0008](2)在涂料里添加光催化物质，通过光致活化达到超亲水的目的，当停止光照时或者表面干燥重油污时易回到疏水状态，时效长短不一；
[0009](3)通过涂层表面制造微纳结构，使用亲水材料修饰表面达到超亲水目的，由于微纳结构不牢固，容易磨损，而且亲水修饰材料的老化损失，也会使表面恢复疏水状态，造成快速失效。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种无机纳米长效防雾自洁涂料及其制备方法和用途，该方法简单有效，无需紫外光照射，使用广泛，亲水性稳定。
[0011]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0012]本专利技术的第一方面提供一种无机纳米长效防雾自洁涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一、以质量份数计，将0.1
‑
15份多羟基多氢键改性镁铝化合物充分溶于11
‑
50份去离子水中，在50℃
‑
90℃搅拌保温2
‑
5h，得到高粘度的水合物；将5
‑
56份的特殊硅烷改性硅酸盐加到高粘度水合物中，在60℃
‑
120℃，1500
‑
3000r/min搅拌条件下，以有机胺AMP
‑
95或DMAE作为PH调节剂，把PH控制在11
‑
13，反应2
‑
4h，得到反应型亲水性单体；
[0014]步骤二、以质量份数计，将9～55份步骤一得到的反应型亲水性单体、2～32份硅酸乙酯、0.01～2份三嗪型硅烷加入到11
‑
32份的去离子水中，在温度50～90℃下进行自由基聚合反应1～6h，制备出多羟基多氢键亲水无机成膜材料；上述的多羟基多氢键亲水无机成膜材料为含有
‑
OH、
‑
H、
‑
NH2、
‑
SO3H亲水基团的硅键单体；
[0015]步骤三、以质量份数计，取13
‑
70份步骤二中所得的无机成膜材料，加入9
‑
55份水，在水浴温度75
‑
90℃下高速搅拌，缓慢滴加2～16份稀土金属与铝的复合有机酸金属盐，滴加完毕后，保温0.5h
‑
3h，使稀土金属与铝的复合有机酸金属盐中含有的乙醇得以蒸出，以使后续涂料稳定储存；
[0016]步骤四、以质量份数计，将10
‑
80份步骤三中所制备到材料静置冷却到常温，然后常温高速搅拌，加入0.1
‑
9份乙二醇单丁醚和0.1
‑
3份聚醚改性硅氧烷润湿流平剂，由此制备得到水性无机纳米长效防雾自洁涂料。
[0017]优选的，步骤一中，所述硅酸镁铝化合物为含
‑
SiO3、
‑
OH、
‑
H、
‑
NH2键中至少一种的镁铝水合物，例如硅酸镁铝化合物可以是MgAl2SiO6·
3H2O。
[0018]优选的，所述硅烷改性硅酸盐为硅酸钾、硅酸钠或硅酸锂，所述硅烷为带—OC2H5的硅烷。例如，所述硅烷为N
‑
吗啉甲基三乙氧基硅烷，硅烷改性硅酸盐的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机纳米长效防雾自洁涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、以质量份数计，将0.1
‑
15份硅酸镁铝化合物充分溶于去离子水中，得到高粘度的水合物；将5
‑
56份的吗啉硅烷改性硅酸盐加到高粘度水合物中，加热搅拌条件下，用有机胺将pH调至碱性，反应得到反应型亲水性单体；步骤二、以质量份数计，将9～55份步骤一得到的反应型亲水性单体、2～32份硅酸乙酯、0.01～2份三嗪型硅烷加入到去离子水中，加热条件下进行自由基聚合反应，制备出多羟基多氢键亲水硅酸盐成膜材料；步骤三、以质量份数计，取13
‑
98份步骤二中所得的硅酸盐成膜材料，加入水中，加热搅拌下滴加2～16份稀土金属与铝的复合有机酸金属盐，滴加完毕后，保温，使稀土金属与铝的复合有机酸金属盐中含有的乙醇蒸出；步骤四、以质量份数计，将10
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80份步骤三中所制备的材料静置冷却到常温，然后常温下以1200
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1500r/min转速搅拌，加入0.1
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9份乙二醇单丁醚和0.1
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3份聚醚改性硅氧烷润湿流平剂，制备得到水性无机纳米长效防雾自洁涂料。2.根据权利要求1所述的无机纳米长效防雾自洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述硅酸镁铝化合物为含
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SiO3、
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OH、
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H、
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NH2键中至少一种的镁铝水合物。3.根据权利要求1所述的无机纳米长效防雾自洁涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述吗啉硅烷改性的硅酸盐为硅酸钾、硅酸钠或硅酸锂，所述吗啉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕尚辉，卞东蛟，
申请(专利权)人：上海保耐舒新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：