[發明專利]具有納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層劑制備方法

無效

• 申請號: 201210320386.5
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102875765A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 周安安
• 申請（專利權）人: 江蘇創基新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/62
• 分類號: C08G18/62;C08G18/61;C08G18/42;C08F220/18;C08F220/14;C08F212/08;C08F220/28;C08K9/06;C08K3/36;C09D175/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于化工涂料領域，具體涉及防污涂料技術，尤其涉及具有表面納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層劑制備方法。

背景技術

眾所周知，海洋污損生物給船只和海洋設施帶來極大危害。多年來各國均致力于海洋防污的研究與開發，并取得了顯著的成果。然而，目前隨著國際社會對環境問題的日益關注，傳統的海洋防污涂料由于釋放有毒物質而被禁止使用。因而人們大力開展無毒防污涂料的研制工作，其中低表面能防污涂料成為研究熱門之一。

低表面能防污涂料也稱不粘防污涂料，通常由氟碳樹脂、有機硅樹脂、聚四氟乙烯粉末和特種改性材料等組成，其最大的特點是不含毒料和表面能非常低。低表面能防污涂料是基于涂料表面的物理作用，不存在毒性物質的釋放，能起到長期防污的作用，目前比較常見的船用低表面能防污涂料主要可分為有機硅系列和有機氟系列兩大類。有機硅聚合物有Si―O骨架而具有獨特的性能，比如低表面能、熱穩定性低玻璃化轉變溫度等，但是有機硅系列化合物涂膜過軟、附著力差、重涂性差。而有機氟聚合物恰恰彌補了這些缺陷，同時還具有低表面能特性和優異的耐候性、耐腐蝕性、耐高溫性及耐化學藥品性。因此，將有機硅聚合物與有機氟聚合物進行交聯固化制備新的低表面能聚合物，兼具了兩者共同的優點。從環保角度來看，該涂料的研制和開發必將成為未來海洋防污涂料產品開發的主流，因為它完全不含毒料。另外，受到自然界生物防污方式的啟示，如荷葉、鯊魚皮等，人們開始研制新型防污涂料的途徑總是在降低表面能的同時改變表面粗糙度和表面微觀結構。

目前，真正得到產業化推廣應用的具有納米微結構的低表面能有機硅氟防污涂料及其涂層在國內及國際涂料行業的研究還很少，目前國內外還沒有關于具有納米微結構的低表面能有機硅氟防污涂層及其制備方法的專利申請。

發明內容

本發明所要解決的第一方面的問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種防污效果好，無毒低表面能的具有納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層的制備方法。

本發明所要解決的第二方面的問題在于提供一種具有納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層。

為了解決上述第一方面的技術問題，本發明的技術方案為：具有納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層的制備方法，可由下述步驟方法制備得到：

(1)稱取無機納米粒子分散于丙酮中，劇烈攪拌10~60分鐘，加入鹽酸溶液調節PH為1-3，攪拌均勻后勻速滴加濃度為0.005~0.025g/mL的偶聯劑的丙酮溶液，在50~90℃條件下回流攪拌反應8~36小時，取出離心分離，90~110℃下真空干燥12小時以上，得到偶聯劑處理的無機納米粒子,其中，所述無機納米粒子、偶聯劑的丙酮溶液的重量比為1:1~5；

(2)將上述偶聯劑處理的無機納米粒子超聲分散于有機混合溶劑中，在氮氣保護下，向裝有電動攪拌器、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中加入引發劑，攪拌條件下溫度升高到60~80℃，勻速滴加軟單體、硬單體和含羥基丙烯酸酯單體的混合單體溶液，混合單體溶液在1.5~2.5h內滴加完畢，控制反應溫度不變，繼續勻速滴加含氟單體和引發劑，含氟單體和引發劑在1.5~2.5h內滴加完畢，升溫至80~90℃繼續回流反應2~4h，停止加熱，降溫至60℃以下，過濾后即得到一種無機納米粒子填充的有機氟改性聚丙烯酸酯，其中，所述的偶聯劑處理的無機納米粒子、引發劑、軟單體、硬單體、含羥基丙烯酸酯單體、含氟單體和引發劑的重量比為5~15:0.03~1.5:10~30:10~60:5~20:5~20:0.015~0.075；

(3)在氮氣保護下，向裝有電動攪拌器、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中加入二異氰酸酯、聚酯多元醇、有機錫催化劑和有機混合溶劑，保持溫度50~70℃，勻速滴加羥基硅油，羥基硅油在1~2h內滴加完畢，滴加完畢后，升溫至70~90℃繼續攪拌反應2~4h，使反應趨于完成，即得到一種異氰酸酯封端的有機硅改性聚氨酯，其中二異氰酸酯、聚酯多元醇、有機錫催化劑、有機混合溶劑和羥基硅油的重量比為10~25:10~25:0.025~0.25:25~75:5~15；

(4)將步驟(2)得到的無機納米粒子填充的有機氟改性聚丙烯酸酯溶液、步驟(3)得到的異氰酸酯封端的有機硅改性聚氨酯、擴鏈劑、有機錫催化劑按重量比例50~90:60~100:1~10:0.05~0.5混合均勻，溫度升高到60~90℃，攪拌反應2~4h，即獲得一種具有納米微結構的有機硅氟低表面能防污涂層劑。

優選地，所述步驟(1)中無機納米粒子，為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米四氧化三鐵中一種或兩種以上的混合物。