一种不含氟墙布面料涂层材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种不含氟墙布面料涂层材料的制备方法，包括以下步骤：首先，以正硅酸酯类为硅源，硅烷偶联剂KH560为偶联剂，制得粒径为20～100nm的纳米二氧化硅乳液A；以硅酸钠为硅源，硅烷偶联剂KH550为偶联剂，制得粒径为50～150nm的纳米二氧化硅乳液B；其次，将支化聚乙烯亚胺与羟基多巴胺按照一定质量比置于缓冲液中，混合反应，得到改性多巴胺溶液；最后，将纳米二氧化硅乳液A、纳米二氧化硅乳液B和改性多巴胺溶液按照一定质量比混合，于微波条件下反应，即得到不含氟墙布面料涂层材料。本发明专利技术制得的产品，储存稳定性好，使用时不容易发生粘辊问题，且涂覆于多种墙布材料上均展现出良好的附着能力，能够显著提升墙布表面的防水、防油、防污性能。防污性能。防污性能。

【技术实现步骤摘要】
一种不含氟墙布面料涂层材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于装饰材料领域，涉及一种墙布面料涂料，具体涉及一种不含氟墙布面料涂层材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着我国科技的进步和人民生活水平的提高，纺织品的应用范围越来越广，功能性能要求也越来越高。近年来，纺织品材料在墙布面料上的应用逐渐增多，其中拒水性和拒油性是墙布面料的两个重要性能，特别是在我国潮湿多雨的南方地区，这两项性能至关重要。墙布面料行业常用的拒水剂主要有含氟类、含硅类和脂肪烃类化合物等，其中含氟的防水剂能赋予墙布面料优异的疏水、疏油性能，使用也最广。
[0003]例如，专利CN202111119641.5公布了一种步骤简单的防水布料的生产方法，专利CN201410432437.2公布了一种防水防油剂组合物及防水防油剂添加剂组合物，此方法的优点防水性能优越，附着力强。上述专利都使用了含氟类物质作为提高拒水性的原料。由于含氟类拒水剂成本高、降解困难、容易在生物体中富集，对人体和环境造成危害，多个国家和组织已出台相关规定对其用量进行限制，欧盟已全面禁止在商品中使用。可见，现有的一些防水剂产品虽然能提高墙布的防水、防油性能，但是缺点在于含氟，生物安全性不高。
[0004]此外，单纯将有机硅(例如：甲基含氢聚硅氧烷)作为拒水助剂使用时，拒水效果往往有限，不仅制品的手感会变硬，而且使用久后附着效果不佳，还存在着温度高时浸涂液稳定性下降等缺点，需要结合其他疏水性物质以提升其拒水性能。例如，专利CN201910616156.5公布了一种不含氟的防水聚合物中间体及其制备方法，此方法的优点是不含氟，生物安全性得到提高。但此方法的主要的原料有二异氰酸酯，长期接触低剂量可引起慢性呼吸道疾病，染色体异常，甚至引起鼻咽癌，对生产工人、施工工人和消费者来说都是一种危害。
[0005]基于此，如何对现有的墙布面料涂层材料进行改进，使其在不使用含氟类防水剂的前提下，具有更好的抗水性和抗油性，并提升产品的附着能力和储存稳定性，是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种具有良好附着力、防水防油性能优异，原料更加环保的不含氟墙布面料涂层材料的制备方法。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种防水、防油、防污性能好，附着力强，具有一定柔韧性，且储存稳定性好的不含氟墙布面料涂层材料。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种不含氟墙布面料涂层材料在墙面装饰材料中的应用。
[0009]本专利技术实现目的之一采用的技术方案是：提供一种不含氟墙布面料涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、以正硅酸酯类为硅源，硅烷偶联剂KH560为偶联剂，制得粒径为20～100nm的纳米二氧化硅乳液A；
[0011]S2、以硅酸钠为硅源，硅烷偶联剂KH550为偶联剂，制得粒径为50～150nm的纳米二氧化硅乳液B；
[0012]S3、将支化聚乙烯亚胺与羟基多巴胺按照1:0.5～1的质量比混合于缓冲液中，混合反应，得到改性多巴胺溶液；
[0013]S4、将所述纳米二氧化硅乳液A、纳米二氧化硅乳液B和改性多巴胺溶液按照1:1:0.5～0.7的质量比混合，于微波条件下反应，即得到不含氟墙布面料涂层材料。
[0014]在本专利技术中，首先，利用不同种类的硅源配合不同牌号的偶联剂，制备得到了粒径为20～100nm的纳米二氧化硅乳液A以及粒径为50～150nm的纳米二氧化硅乳液B。借助两种乳液中颗粒粒径的差异，在不采用复杂的刻蚀等技术的前提下，即可构建多尺度、多层级的纳微表面结构；同时两种改性乳液表面携带具有不同的特性的基团，借助这种多重的差异性，在两种乳液中实现不同的改性效果，进而提升涂层材料附着力等方面的综合性能。进一步的，本专利技术还利用支化聚乙烯亚胺对羟基多巴胺进行改性：羟基多巴胺具有较高浓度的邻苯二酚和氨基基团，聚乙烯亚胺有较高的反应活性，能与纤维素中的羟基反应并交联聚合的作用，用聚乙烯亚胺改性羟基多巴胺，通过迈克尔加成反应与巯基末端和氨基末端的化合物进行反应，从而提高涂层的附着力和稳定性，并容易形成表面具有超亲水特性的涂层，使材料在水下表现出超疏油性。将改性后的多巴胺溶液与两种乳液进行混合，通过优化配比，并在微波条件下反应，最终获得储存稳定性好、且防水防油性能优良的不含氟墙布面料涂层材料。
[0015]在一些较好的实施方式中，所述纳米二氧化硅乳液A的制备方法包括：将10～20重量份正硅酸酯类、50重量份乙醇、50重量份环己烷、1～2重量份表面活性剂和1～3重量份乙酸混合，于45～65℃条件下反应1～2h，得到混合乳液A；再加入3～6重量份KH560硅烷偶联剂，继续反应0.5～2h，得到纳米二氧化硅乳液A。
[0016]其中，正硅酸酯类的作用是硅源，乙醇和环己烷的作用是溶剂，为反应提供一个液体环境；表面活性剂能够限制纳米粒子的成核、生长、聚结、团聚等过程，从而形成的纳米粒子包裹有一层表面活性剂，并有一定的凝聚态结构。乙酸的作用是催化剂，为溶液提供一个酸性的环境，促进正硅酸酯类的水解。
[0017]在一些较好的实施方式中，所述步骤S2中，纳米二氧化硅乳液B的制备方法包括：将10～20重量份硅酸钠、50重量份水、50重量份正戊烷、1～2重量份表面活性剂和1～3重量份氨水混合，于35～45℃条件下反应0.5～2h，得到混合乳液B；再加入3～6重量份KH550硅烷偶联剂，继续反应1～3h，得到纳米二氧化硅乳液B。
[0018]其中，硅酸钠的作用是硅源，乙醇和环己烷的作用是溶剂，为反应提供一个液体环境；表面活性剂能够限制纳米粒子的成核、生长、聚结、团聚等过程，从而形成的纳米粒子包裹有一层表面活性剂，并有一定的凝聚态结构。氨水的作用是为溶液提供一个碱性的环境，促进硅酸钠水解。
[0019]本专利技术提供的纳米二氧化硅乳液A和纳米二氧化硅乳液B的制备方法，原料的选取更加安全、环保和节能，同时利用微乳液法进行纳米二氧化硅乳液的制备，获得的乳液性能优良，且具有良好的储存稳定性。通过对微乳液环境(包括pH、温度和表面活性剂)和反应物
质的控制，能够实现不同尺度粒径的设计。
[0020]优选地，所述正硅酸酯类为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种；所述硅酸钠的模数为2.2～2.5。进一步的，所述表面活性剂选自聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种。
[0021]进一步的，所述步骤S3中，缓冲液为pH＝8.5的Tris缓冲溶液；羟基多巴胺与缓冲液的质量比为1～2:10；混合反应的时间为4～8h，混合反应的搅拌速度为200～600r/min。优选地，混合反应的时间为6h，混合反应的搅拌速度为400r/min。其中，Tris缓冲溶液的作用是使溶液始终保持碱性环境。在本专利技术中，通过调控羟基多巴胺与缓冲液的质量比，有效的调控反应过程中液相环境稳定。反应时间控制在4～8h能够便于羟基多巴胺与固体颗粒的均质分散及结合，通过对搅拌速度的控制以保障溶液体系的稳定。。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不含氟墙布面料涂层材料的制备方法，包括以下步骤：S1、以正硅酸酯类为硅源，硅烷偶联剂KH560为偶联剂，制得粒径为20～100nm的纳米二氧化硅乳液A；S2、以硅酸钠为硅源，硅烷偶联剂KH550为偶联剂，制得粒径为50～150nm的纳米二氧化硅乳液B；S3、将支化聚乙烯亚胺与羟基多巴胺按照1:0.5～1的质量比置于缓冲液中，混合反应，得到改性多巴胺溶液；S4、将所述纳米二氧化硅乳液A、纳米二氧化硅乳液B和改性多巴胺溶液按照1:1:0.5～0.7的质量比混合，于微波条件下反应，即得到不含氟墙布面料涂层材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，纳米二氧化硅乳液A的制备方法包括：将10～20重量份正硅酸酯类、50重量份乙醇、50重量份环己烷、1～2重量份表面活性剂和1～3重量份乙酸混合，于45～65℃条件下反应1～2h，得到混合乳液A；再加入3～6重量份KH560硅烷偶联剂，继续反应0.5～2h，得到纳米二氧化硅乳液A。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，纳米二氧化硅乳液B的制备方法包括：将10～20重量份硅酸钠、50重量份水、50重量份正戊烷、1～2重量份表面活性剂和1～3重量份氨水混合，于35～45℃条件下反应0.5～2h，得到混合乳液B；再加入3～6重量份KH550硅烷偶联剂，继续反应1～3h，得到纳米二氧化硅乳液B。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈顺，潘应源，贺行洋，苏英，朱颜，陈吉展，张博，徐慧，陈威，王迎斌，杨进，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：