[發明專利]一種低污染、低表面能水性無氟涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211501623.8
• 申請日: 2022-11-28
• 公開（公告）號: CN115851052A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 袁黎光;趙曉圳;王杰;黃澤熹;蕭景馳;楊小牛
• 申請（專利權）人: 廣東粵港澳大灣區黃埔材料研究院
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D175/04;C09D163/00;C09D175/14;C09D7/63;C09D7/65;C08G18/61;C08G18/28;C08G18/65;C08G18/75;C08G18/76;C08G18/67;C08G18/73;C08G18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 李遠星

本發明屬于水性涂料技術領域，具體涉及一種低污染、低表面能水性無氟涂料，由含硅預聚體、水性樹脂、交聯組分和去離子水混合、攪拌而成，且所述含硅預聚體、水性樹脂、交聯組分和去離子水的質量比為1:(4?5):(1.5?2):1；其中，所述含硅預聚體由羥基硅油、異氰酸酯類單體、含羥基類單體、溶劑和引發劑聚合而成，且所述羥基硅油、異氰酸酯類單體和含羥基類單體的質量比為(30?99):100:(1?70)，所述溶劑與所述羥基硅油、異氰酸酯類單體、含羥基類單體和引發劑總質量的質量比為1:(5?7)。本發明不僅可為涂料提供低表面能，有效的節約生產成本，解決了羥基硅油接枝率低和容易引起相分離的難點，中間不涉及大量溶劑的使用，對壞境的污染低。

技術領域

本發明屬于水性涂料技術領域，具體涉及一種低污染、低表面能水性無氟涂料及其制備方法。

背景技術

如果涂層的分子結構中具有含氟鏈段或含硅鏈段以提供低表面能，那么這個涂層就具備了防污和自清潔效果，其中含氟聚合物有著低摩擦性、耐候性等優點，在防污涂層領域有著一定的應用。

如公告號CN107779032A中所公開的防污涂層，它將聚合物樹脂或乳液、交聯組分、含氟低表面能組分、溶劑、水等物質按一定的比例混合均勻后，涂覆到玻璃、金屬、木器等基材上，再通過一定的溫度烘烤得到防污涂層，這種防污涂層可應用的基材較多，且具備優異的防污性能。但是含氟聚合物有著價格昂貴、相容性差、有毒不容易降解等缺點，這些缺陷大大限制了其應用范圍；而且直接將低表面能化合物同聚合物樹脂或乳液、交聯組分一起混合反應的制備方式，接枝效率低，很容易造成相分離。

公告號為CN109609028A的專利申請，通過前驅聚合液涂覆固化處理得到無氟防污涂層，其中前驅聚合液由彈性聚合體、聚合物交聯劑、納米填充物、低表面能材料、溶劑等組成，該涂層可適用于多種材料表面，具有良好的抗油污防粘附性能，但其前驅聚合液是油性的含有大量溶劑，在固化過程中會揮發出來，對環境造成污染，在現行環保政策下會限制其應用。

因此，目前防污涂料及涂層的制備存在使用含氟聚合物、相容性差等缺點。上述缺點不僅增加了生產成本，同時也增大了對壞境的破壞，嚴重局限防污涂料的廣泛應用。

發明內容

為了解決所述現有技術的不足，本發明提供了一種低污染、低表面能水性無氟涂料，由含硅預聚體、水性樹脂、交聯組分和去離子水混合、攪拌而成，且含硅預聚體由羥基硅油、異氰酸酯類單體、含羥基類單體、溶劑和引發劑聚合而成；采用羥基硅油預聚而成的含硅預聚體，不僅可為涂料提供低表面能，避免了昂貴氟聚合物的使用，有效的節約生產成本，而且通過預聚工藝制備而成的含硅預聚體，解決了羥基硅油接枝率低和容易引起相分離的難點，可直接同工業生產的水性樹脂、交聯組分直接交聯制備防污涂料，中間不涉及大量溶劑的使用，對壞境的污染降低。另外，水性樹脂和交聯組分均為成熟的原料，簡單易獲得，便于在實際的生產中大規模的推行。

羥基硅油分子量大，常溫下反應速率慢，異氰酸酯基反應速率較羥基快，有利于接枝交聯反應，因此通過在一定溫度下，帶有異氰酸酯基的異氰酸酯類單體同帶有羥基基團的羥基硅油反應，接著用含羥基單體將剩余的異氰酸酯基團封端或半封端，即可制備成含硅預聚體。封端或半封端的含硅預聚體在后續攪拌、高溫固化的過程中又可以通過自身的異氰酸酯基同水性樹脂、交聯組分直接交聯。

本發明還提供了一種適用于該低污染、低表面能水性無氟涂料的制備方法，首先將羥基硅油、異氰酸酯類單體、含羥基類單體、溶劑和引發劑預聚成含硅預聚體，然后將含硅預聚體與水性樹脂、交聯組分和去離子水混合、攪拌，即可制備得到本發明中低污染、低表面能水性無氟涂料，不僅原料成熟、簡單易獲得，而且制備工藝簡單，可在實際的生產中進行大規模的推廣。

本發明所要達到的技術效果通過以下技術方案來實現：