一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法技术

一种具有亲水自清洁能力的涂料，包括80

【技术实现步骤摘要】
一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种涂料，尤其涉及一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的高速发展，我国的基础建设也在不断地完善和发展，各种摩天大厦、巨型石雕、大型广告牌等建筑物的清洁问题成为了巨大的难题，传统的人工清洗方法不仅耗时耗力具有极高的成本，而且清洁工作也存在着较大的安全隐患。为了克服这些问题，近年来有很多应用于建筑物外墙的防污涂料被研制出来，这样的防污材料可以减少污染物在建筑物表面的沉积，在一定程度上延缓了建筑物外墙的污染。但是这种材料终究是治标不治本，根据现在的实际应用效果反馈发现，目前市场上常见的防污涂料存在以下不足：一、材料机械强度不够：目前的防污材料基本是简单的水相或醇相溶液，通过喷涂或者擦涂的方法使其自然固化于建筑外墙表面。而这种结合方式基本为简单的范德华力或者氢键结合，机械强度极低，难以经受长期的风吹、日晒、雨淋等自然条件的侵蚀。这样不仅会导致溶液中的超亲水材料、光催化材料等功能材料与涂层表面剥离，渐渐使得涂层丧失超亲水性、光催化性等功能性作用，同时也会使得涂层和基材表面分离，进而完全丧失涂层作用；二、光催化性能较低：目前的防污涂层所采用的光催化剂基本均为二氧化钛，二氧化钛确实赋予了材料光催化性能，而且在一定程度上可以提高涂层的亲水性，但是二氧化钛对溶解体系和颗粒粒径的要求极高，如果没有较好的溶解体系和较小的颗粒粒径，加入二氧化钛的防污材料将会出现明显的白色絮状物，这将直接影响涂层在玻璃等一系列基材上的透光度，降低了其可应用性和操作简单性以及美观性。此外，二氧化钛作为一个研究比较充分的光催化剂，其较低的光电转化效率和可见光利用率是一直被诟病的地方，这两个缺点也限制了二氧化钛在防污材料中作为光催化剂的应用效果；三、对固体颗粒物的去除能力较差：在干旱少雨的时间段里，风沙、扬尘是建筑物表面的主要污染因素，颗粒粒径较小的沙砾、灰尘等固体污染物极容易在这种条件下吸附在建筑物表面，而雨水冲刷的不及时会使得这些污染物逐渐沉积固化，从而残留在建筑外墙表面，影响其美观。因此在少雨的季节或者雨水的缺乏的地区，传统的防污材料难以抵制此类的固体颗粒物污染。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有全天候的、耐久的、透光性能好的具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种具有亲水自清洁能力的涂料，包括80
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100重量份亲水性溶剂、0.01
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10重量份的聚合物单体、0.01
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0.5重量份的链引发剂、0.01
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1重量份的硅烷偶联剂、0.01
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1重量份的光引发剂和0
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1重量份的抗静电剂；所述聚合物单体包括乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯及其衍生物中的一种或者多种；所述聚合物
单体经过交联、互连或者聚合后形成具有网状结构的高分子聚合物；所述抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。
[0005]抗静电剂是以达到减少静电积累目的的一类添加剂。将抗静电剂添加至涂料中有助于降低材料表面的电阻率，进而使固体小颗粒物难以吸附在基材表面，保持基材表面的洁净。
[0006]上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或者多种。硅烷偶联剂中存在着丰富的硅氧烷基和有机官能基，硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体
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硅烷偶联剂
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无机基体的结合层。当其应用在本专利技术的材料中，就可以在涂层和基材之间架起一座“桥梁”，提高涂层在基材上的附着力。应注意的是，选取相对应的硅烷偶联剂要易溶于整个溶液体系中，不能产生絮凝、沉淀反应，对溶液整体的透明性产生破坏。硅烷偶联剂可以溶液的形式直接添加进聚合物单体溶液中，也可以提前进行水解，再添加至聚合物单体溶液中，根据不同硅烷偶联剂的特性选择不同的添加方式。
[0007]上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述链引发剂为包括偶氮引发剂、氧化还原引发剂、双官能度及多官能度引发剂系列中的一种或多种。链引发剂是指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。在本专利技术中链引发剂主要帮助聚合物单体在溶液中聚合成链，为下一步的交联形成网状结构做准备。链引发剂可以直接添加进入溶液中，也可以提前溶解，所采用的溶剂包括但不局限于乙醇、甲醇、丙二醇、丙二醇甲醚等一种或多种。
[0008]上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述涂料还包括光催化剂包含掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳中的一种或者多种。
[0009]光催化剂也叫光触媒，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。具有代表性的光触媒材料是二氧化钛，它能在光照射下产生强氧化性的物质（如羟基自由基等），并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、杀死细菌及病毒等。将光催化剂添加至涂层中可以提高涂层对于空气中有机污染物的去除能力，对附着在涂层上的有机污染物也可以通过光电反应进行分解，最终达到保持基材表面洁净的效果。本专利技术所应用的光催化剂应选用纳米级的光催化剂，包含但不局限于掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳等一系列光催化材料，此外，还可以通过单独制备的方法由生产单位直接制得纳米级光催化剂。光催化剂要提前溶解于相对应的溶液体系中，这样可以最大程度地使光催化剂在之后的反应里结合在整个涂层当中，且保持溶液的稳定性和透明性。
[0010]在本专利技术中，在涂料中还含有pH调节剂，pH调节剂包括稀盐酸、高氯酸和氢氧化钠溶液中的一种或者多种，或者采用其他的pH调节剂也是可以的。
[0011]上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述包括乙醇、甲醇、丙二醇和丙二醇甲醚中的一种或多种。
[0012]一种具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚合物单体溶解在一半的亲水性溶剂中或者纯水中，在25
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50℃的水浴温度下搅拌1min以上，使得聚合物单体充分溶解在亲水性溶剂中；2）将链引发剂加入到步骤1）中的溶液中并且混合均匀；3）向步骤2）中的溶液中加入剩下的亲水性溶剂；4）向步骤3）中的溶液中加入硅烷偶联剂，并且在常温下搅拌3min以上；5）向步骤4）的溶剂中加入光引发剂，搅拌5分钟以上；然后静置，得到具有亲水自清洁能力的涂料。
[0013]上述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，优选的，在步骤1）中搅拌前加入抗静电剂。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：包括80
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100重量份亲水性溶剂、0.01
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10重量份的聚合物单体、0.01
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0.5重量份的链引发剂、0.01
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1重量份的硅烷偶联剂、0.01
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1重量份的光引发剂和0
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1重量份的抗静电剂；所述聚合物单体包括乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯及其衍生物中的一种或者多种；所述聚合物单体经过交联、互连或者聚合后形成具有网状结构的高分子聚合物；所述抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述链引发剂为包括偶氮引发剂、氧化还原引发剂、双官能度及多官能度引发剂系列中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述涂料还包括光催化剂包含掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳中的一种或者多种。5.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述亲水性溶剂包括乙醇、甲醇、丙二醇和丙二醇甲醚中的一种或多种。6.一种根据权利要求1
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5任一项所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将聚合物单体溶解在一半的亲水性溶剂中或者纯水中，在25
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50℃的水浴温度下搅拌1分钟以上，使得聚合物单体充分溶解在亲水性溶剂中；2）将链引发剂加入到步骤1）中的溶液中并且混合均匀；3）向步骤2）中的溶液中加入剩下的亲水性溶剂；4）向步骤3）中的溶液中加入硅烷偶联剂，并且在常温下搅拌3min以上；5）向步骤4）的溶剂中加入光引发剂，搅拌5分钟以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新将，周代玺，谭小飞，周雅惠，李江，刘佳琦，付倩敏，刘其卓，欧阳元昊，周文成，姜子扬，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：