[發(fā)明專利]一種提高有機(jī)材料表面耐候性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310151845.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103191856A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴文新;王小祥;陳旬;付賢智;劉平;鄭華榮;丁正新;王緒緒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): B05D5/00
• 分類號(hào): B05D5/00;B05D7/00;C09D183/08;C09D1/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合涂料領(lǐng)域，具體涉及一種提高有機(jī)材料表面耐候性的方法。?

背景技術(shù)

隨著材料制備技術(shù)的發(fā)展，塑料、橡膠等多種有機(jī)復(fù)合材料因其輕便、韌性好等結(jié)構(gòu)特性而被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于樓房、高速公路、橋梁、交通車輛以及船舶海洋工程設(shè)施等建筑領(lǐng)域中。鋼鐵等金屬材料是另一種常見(jiàn)的戶外用建筑材料，但由于其易生銹常常需要在其表面涂覆各種有機(jī)防護(hù)涂料（油漆）以提高其防腐性能；另外，混凝土外墻表面通常也涂覆一層有機(jī)外墻涂料用以提高建筑物的裝飾性能。由于建筑物外表面長(zhǎng)期處于太陽(yáng)（紫外線）照射下，各種有機(jī)材料和有機(jī)涂層表面往往出現(xiàn)老化現(xiàn)象而導(dǎo)致性能下降。因此，不斷提高有機(jī)材料或有機(jī)防護(hù)涂料的耐候性能是拓寬其應(yīng)用的保障。?

為了提高有機(jī)建材和涂料的耐候性，人們一方面不斷開(kāi)發(fā)新型結(jié)構(gòu)的材料，如耐候性能良好的氟碳涂料；另一方面對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行改性，如有機(jī)硅改性醇酸類、有機(jī)硅改性環(huán)氧類、丙烯酸改性氯化橡膠類、丙烯酸改性環(huán)氧類、聚氨酯改性醇酸類、丙烯酸改性醇酸類等各種改性有機(jī)涂料。然而，上述材料產(chǎn)品性能再好、耐候性再?gòu)?qiáng)，其有機(jī)特性還會(huì)使其無(wú)法避免太陽(yáng)光（紫外線）、鹽霧等引起的老化行為。不難想象，無(wú)機(jī)涂料有可能具有超強(qiáng)耐候性，避免老化。但單純的無(wú)機(jī)涂層不夠致密，難以對(duì)基底材料起到很好的防護(hù)作用，為此通常在常規(guī)有機(jī)涂料中摻入無(wú)機(jī)抗老化劑以提高涂層的抗老化性能。最常用的抗老化劑是納米級(jí)的二氧化鈦和二氧化硅等無(wú)機(jī)物質(zhì)。納米二氧化硅的團(tuán)聚體是一種無(wú)定型白色粉末，表面狀態(tài)呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的紫外線吸收、紅外光反射特性，能提高涂料的抗老化性能；納米二氧化鈦也具有吸收紫外線的效應(yīng)，同樣提高涂料的耐老化性。摻有無(wú)機(jī)抗老化劑的涂料成膜時(shí)其有機(jī)部分依然可暴露在表面，能夠直接受到太陽(yáng)光照射及其他環(huán)境氣候影響最終導(dǎo)致其快速老化?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于塑料等有機(jī)建材（如PVC塑料），通常在其表面涂覆一層光屏蔽劑、紫外線吸收劑、猝滅劑、自由基捕捉劑提高其耐太陽(yáng)光照射引起的老化作用。但這些材料通常是有機(jī)材料，本身也存在老化現(xiàn)象。而無(wú)機(jī)型光穩(wěn)定劑往往摻雜在材料中使用，成膜使用時(shí)需要化學(xué)沉積、離子濺射等輔助設(shè)備，其高成本不易使其推廣使用。?

為此，本發(fā)明申請(qǐng)人曾提出在有機(jī)建材表面直接涂覆一層納米二氧化鈦涂膜，通過(guò)二氧化鈦無(wú)機(jī)納米薄膜對(duì)紫外光的吸收特性以提高有機(jī)基底材料的耐候性（見(jiàn)申請(qǐng)專利201110086507.X）。然而，當(dāng)二氧化鈦直接涂覆在有機(jī)基底表面時(shí)，一方面存在光催化薄膜與基底材料結(jié)合力的問(wèn)題（二氧化鈦薄膜的親水性和有機(jī)基底的憎水性使得兩者難以形成強(qiáng)的結(jié)合力），另一方面，表面二氧化鈦薄膜的光催化作用有可能使某些有機(jī)基底材料被氧化而降低耐候性，導(dǎo)致表面光催化薄膜的防護(hù)作用減弱。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供提供一種提高有機(jī)材料表面耐候性的方法，利用有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間保護(hù)層的雙親結(jié)構(gòu)特性將有機(jī)基底材料表面的憎水基團(tuán)與表面無(wú)機(jī)二氧化鈦膜的親水性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合；利用表面二氧化鈦無(wú)機(jī)防護(hù)膜的吸收紫外線作用減少有機(jī)底層受到紫外線的輻射，從而提高有機(jī)基底材料的耐候性能；利用表面膜層的光催化作用和光自潔特性以凈化空氣和維護(hù)材料表面清潔。該復(fù)合涂膜能夠廣泛的應(yīng)用在各種有機(jī)材料表面，方法簡(jiǎn)單易行，效果良好。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種提高有機(jī)材料表面耐候性的方法是在有機(jī)材料基底表面先涂覆有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間層，而后在中間層表面再涂覆無(wú)機(jī)納米二氧化鈦表面層，制得有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間層/無(wú)機(jī)納米二氧化鈦表面層復(fù)合防護(hù)涂層，以提高有機(jī)材料表面耐候性。

所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間層為γ氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯的聚合產(chǎn)物。?

在室溫下，以冰乙酸為催化劑，以乙醇、正硅酸乙酯、γ氨丙基三乙氧基硅烷的體積比為2-13：60-100：1-4，合成γ氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯的聚合產(chǎn)物。?

所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間層的濃度范圍為：2-10wt%；所述的無(wú)機(jī)納米二氧化鈦表面層或有機(jī)無(wú)機(jī)雜化中間層的涂覆量為：80-120?mL/m²。?

所述的無(wú)機(jī)納米二氧化鈦表面層由二氧化鈦溶膠涂覆而成。?

所述的有機(jī)材料基底包括戶外使用的有機(jī)建材，如墻體涂料、混凝土、石膏板、木材、木質(zhì)纖維板、塑料、有機(jī)玻璃、彩鋼板、鋁塑板、防護(hù)涂料等。?