自清潔光固化防霧涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自清潔光固化防霧涂料，由以下質(zhì)量份的原料組成：3?8質(zhì)量份改性石墨烯納米微粒，20?80質(zhì)量份親水性光敏樹脂，5?20質(zhì)量份光引發(fā)劑，15?40質(zhì)量份稀釋劑，1?3質(zhì)量份固化促進(jìn)劑。本發(fā)明還提供了該自清潔光固化防霧涂料的制備方法。與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于，在石墨烯表面進(jìn)行親水改性，賦予石墨烯良好的親水和分散性，與親水光敏樹脂相容性良好，大大提高涂層的強(qiáng)度和耐磨性能；陽離子有機(jī)單體改性親水樹脂，可有效抑制涂層表面細(xì)菌的滋生，具有很好的自清潔性；固化后形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，附著力、硬度、耐摩擦性、耐水性等機(jī)械性能提升，可持久防霧；低溫烘烤，可適用于各種基材。
【專利說明】自清潔光固化防霧涂料及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自清潔光固化防霧涂料及其制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 現(xiàn)有防霧涂料通過引入親水性官能團(tuán)使涂層具有親水性，霧滴在涂層表面的接觸 低，鋪展成均勻水膜，防止光散射，以達(dá)到防霧的目的。公開號為CN104725640A的專利中公 開了一種親水改性硅溶膠及其在制備親水防霧耐磨涂料中的應(yīng)用，將PEG改性的硅烷偶聯(lián) 劑和正硅酸乙酯水解制備親水改性硅溶膠，將此硅溶膠添加到防霧涂料中，制備的防霧涂 料具有很好的耐磨性及附著力，但硅溶膠與聚乙二醇相容性差，造成涂層透光率低等問題； 公開號為CN105038430A的的專利中公開了一種超親水防霧涂料，由改性丙烯酸乳液、納米 二氧化硅、鈦白粉及表面活性劑組成，加入納米二氧化硅顯著提升涂層對基材附著力和涂 層強(qiáng)度，提高持久防霧效果，但表面活性劑長鏈?zhǔn)杷拙奂?，與親水成分產(chǎn)生相分離，吸 潮后表面形成彩膜，影響光學(xué)特性，且鈦白粉的引入會影響涂層的透明度；公開號為 CN102850924A的中公開了一種防霧性持久的防霧涂料，由改性親水性樹脂、封閉性異氰酸 酯固化劑及改性表面活性劑調(diào)配而成，封閉性異氰酸酯固化劑必須在120°C以上解封熱固 化，對透明基材的耐溫要求高，應(yīng)用受到限制?，F(xiàn)有技術(shù)的不足在于，現(xiàn)有體系很難兼顧附 著力、表面硬度、耐磨性、耐水性及持久防霧性等綜合性能，以犧牲某些性能來提高另一部 分性能。
[0003] 因此，實(shí)有必要提供一種新的自清潔光固化防霧涂料及其制備方法解決上述技術(shù) 問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種自清潔性能好，可持續(xù)防霧的自清潔光固 化防霧涂料及其制備方法。
[0005] -種自清潔光固化防霧涂料，由以下質(zhì)量份的原料組成：
[0006] 3-8質(zhì)量份改性石墨烯納米微粒，
[0007] 20-80質(zhì)量份親水性光敏樹脂，
[0008] 5-20質(zhì)量份光引發(fā)劑，
[0009] 15-40質(zhì)量份稀釋劑，
[00?0] 1-3質(zhì)量份固化促進(jìn)劑。
[0011] 優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑為二苯甲酮、安息香乙醚、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、 1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2,4,6_三甲基苯甲酰二苯基氧化膦中的一種或幾種。
[0012] 優(yōu)選的，所述稀釋劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一縮二 乙二醇甲醚、一縮二乙二醇乙醚中的一種或幾種。
[0013] 優(yōu)選的，所述固化促進(jìn)劑為酸或酸的鹽，如硫酸、鹽酸、氯磺酸、對苯二甲酸、氫溴 酸、高氯酸等酸類或酸的銨鹽中的一種或幾種。
[0014] 本發(fā)明還提供了上述自清潔光固化防霧涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0015] 步驟一、制備改性石墨烯納米微粒
[0016] 1)將40-80質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、5-12質(zhì)量份石墨烯、20-50質(zhì)量份稀釋劑、1-3質(zhì)量份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在80-130°C下攪拌18小時，得到烯 丙基接枝改性石墨烯；
[0017] 2)將15-30質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、50-90份親水單體、35-60質(zhì)量份稀釋劑 加入反應(yīng)容器中，在溫度為50-80 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒；
[0018] 步驟二、制備親水性光敏樹脂
[0019] 1)將20-60質(zhì)量份丙烯酸酯類單體、10-40質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及10-50質(zhì)量份含氮原子的乙烯基單體緩慢滴加20-60質(zhì)量份到稀釋劑中，在90°C條件下，將0.5-5質(zhì)量份引發(fā)劑加入前述混合溶液中，滴加時間為6-8h，完成后保溫2-3h得到親水性光敏樹 脂；
[0020] 需要說明的是，步驟一和步驟二無先后順序限制，具體為先制備改性石墨烯納米 微粒還是親水性光敏樹脂都是可以的。
[0021 ]步驟三、自清潔光固化防霧涂料的制備
[0022]取步驟一中制得的3-8質(zhì)量份改性石墨稀納米微粒，
[0023]取步驟二中制得的20-80質(zhì)量份親水性光敏樹脂，以及5-20質(zhì)量份光引發(fā)劑，15-40質(zhì)量份稀釋劑，1-3質(zhì)量份固化促進(jìn)劑混合均勻形成自清潔光固化防霧涂料。
[0024]優(yōu)選的，步驟一中的親水單體包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙 烯酸甲酯、丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種。
[0025] 優(yōu)選的，步驟一中的稀釋劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、 一縮二乙二醇甲醚、一縮二乙二醇乙醚中的一種或幾種。
[0026]優(yōu)選的，步驟二中的丙烯酸酯類單體包括2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯 酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯的一種或幾種。
[0027]優(yōu)選的，步驟二中的含氮原子的乙烯基單體包括（甲基）丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰 胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N，N-二 甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺中的一種或幾種。
[0028] 優(yōu)選的，步驟二中的稀釋劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、 一縮二乙二醇甲醚、一縮二乙二醇乙醚中的一種或幾種;所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧 化月桂酰、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯 甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔丁基酯、過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、偶氮二異丁氰、偶氮二 異庚氰、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的一種。
[0029]與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于，在石墨烯表面進(jìn)行親水改性，賦予石墨烯 良好的親水和分散性，與親水光敏樹脂相容性良好，大大提高涂層的強(qiáng)度和耐磨性能；陽離 子有機(jī)單體改性親水樹脂，可有效抑制涂層表面細(xì)菌的滋生，具有很好的自清潔性;固化后 形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，附著力、硬度、耐摩擦性、耐水性等機(jī)械性能提升，可持久防霧;低溫烘烤，可 適用于各種基材。 【【具體實(shí)施方式】】
[0030] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] I、改性石墨烯納米微粒的制備：
[0033] (1)將50質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、6質(zhì)量份石墨烯、43質(zhì)量份乙二醇乙醚、1質(zhì)量 份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在100°C下攪拌18小時，得到烯丙基接枝 改性石墨烯；
[0034] (2)將18質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、42質(zhì)量份丙烯酸酯、40質(zhì)量份乙二醇乙醚 加入反應(yīng)容器中，在溫度為55 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒。
[0035] Π 、親水性光敏樹脂的制備：
[0036]將25質(zhì)量份2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、25質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及15 質(zhì)量份N，N-二甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺緩慢滴加32質(zhì)量份到乙二醇乙醚中，在90°C條件 下，將3質(zhì)量份偶氮二異丁氰加入前述混合溶液中，滴加時間為6h，完成后保溫2.5h得到親 水性光敏樹脂；
[0037] m、將50質(zhì)量份步驟Π 制備的親水性光敏樹脂及25質(zhì)量份乙二醇甲醚加入容器 中，在攪拌下依次加入5質(zhì)量份步驟I制備的改性石墨烯納米微粒、18質(zhì)量份二苯甲酮、2質(zhì) 量份對苯二甲酸，每加入一種原料均在攪拌均勻后，再加入另一種原料。攪拌時間不少于 30min，得到自清潔光固化防霧涂料。將制備完成的自清潔光固化防霧涂料涂覆在透明基材 表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能測試結(jié)果見表1
[0038] 實(shí)施例2
[0039] I、改性石墨烯納米微粒的制備：
[0040] (1)將45質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、8質(zhì)量份石墨烯、45質(zhì)量份一縮二乙二醇甲醚、 2質(zhì)量份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在90°C下攪拌18小時，得到烯丙基 接枝改性石墨烯；
[0041 ] (2)將20質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、60質(zhì)量份甲基丙烯酸羥乙酯、20質(zhì)量份一 縮二乙二醇甲醚加入反應(yīng)容器中，在溫度為60 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒。 [0042] Π 、親水性光敏樹脂的制備：
[0043]將30質(zhì)量份甲基丙烯酸羥丁酯、15質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及21質(zhì)量份N， N-二甲基丙烯酰胺緩慢滴加30質(zhì)量份一縮二乙二醇乙醚中，在90°C條件下，將4質(zhì)量份過氧 化二碳酸二環(huán)己酯加入前述混合溶液中，滴加時間為7h，完成后保溫2h得到親水性光敏樹 脂；
[0044] m、將60質(zhì)量份步驟Π 制備的親水性光敏樹脂及20質(zhì)量份丙二醇乙醚加入容器 中，在攪拌下依次加入4質(zhì)量份步驟I制備的改性石墨烯納米微粒、13質(zhì)量份1-羥基環(huán)己基 苯基甲酮、3質(zhì)量份氯磺酸，每加入一種原料均在攪拌均勻后，再加入另一種原料。攪拌時間 不少于30min，得到自清潔光固化防霧涂料。將制備完成的自清潔光固化防霧涂料涂覆在透 明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能測試結(jié)果見表1
[0045] 實(shí)施例3
[0046] I、改性石墨烯納米微粒的制備：
[0047] (1)將55質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、10質(zhì)量份石墨烯、33質(zhì)量份一縮二乙二醇乙 醚、2質(zhì)量份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在110°C下攪拌18小時，得到烯 丙基接枝改性石墨烯；
[0048] (2)將16質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、50質(zhì)量份丙烯酸羥乙酯、34質(zhì)量份一縮二 乙二醇乙醚加入反應(yīng)容器中，在溫度為70 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒。
[0049] Π 、親水性光敏樹脂的制備：
[0050] 將31質(zhì)量份丙烯酸羥乙酯、15質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及15質(zhì)量份N，N_二 乙基丙烯酰胺緩慢滴加35質(zhì)量份丙二醇甲醚中，在90°C條件下，將4質(zhì)量份過氧化二苯甲酰 加入前述混合溶液中，滴加時間為7.5h，完成后保溫2.5h得到親水性光敏樹脂；
[0051 ] m、將52質(zhì)量份步驟Π 制備的親水性光敏樹脂及25質(zhì)量份丙二醇甲醚加入容器 中，在攪拌下依次加入6質(zhì)量份步驟I制備的改性石墨烯納米微粒、15質(zhì)量份2-羥基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮、2質(zhì)量份硫酸，每加入一種原料均在攪拌均勻后，再加入另一種原料。攪 拌時間不少于30min，得到自清潔光固化防霧涂料。將制備完成的自清潔光固化防霧涂料涂 覆在透明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能測試結(jié)果見表1
[0052] 實(shí)施例4
[0053] I、改性石墨烯納米微粒的制備：
[0054] (1)將52質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、9質(zhì)量份石墨烯、37質(zhì)量份丙二醇乙醚、2質(zhì)量 份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在115°C下攪拌18小時，得到烯丙基接枝 改性石墨烯；
[0055] (2)將20質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、44質(zhì)量份丙烯酸、36質(zhì)量份丙二醇乙醚加 入反應(yīng)容器中，在溫度為75 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒。
[0056] Π 、親水性光敏樹脂的制備：
[0057]將29質(zhì)量份甲基丙烯酸羥丁酯、20質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及16質(zhì)量份N-乙基丙烯酰胺緩慢滴加30質(zhì)量份丙二醇甲醚中，在90°C條件下，將5質(zhì)量份過氧化二碳酸二 異丙酯加入前述混合溶液中，滴加時間為8h，完成后保溫3h得到親水性光敏樹脂；
[0058] m、將48質(zhì)量份步驟Π 制備的親水性光敏樹脂及28質(zhì)量份乙二醇乙醚加入容器 中，在攪拌下依次加入7質(zhì)量份步驟I制備的改性石墨烯納米微粒、16質(zhì)量份2，4,6_三甲基 苯甲酰二苯基氧化膦、1質(zhì)量份鹽酸，每加入一種原料均在攪拌均勻后，再加入另一種原料。 攪拌時間不少于30min，得到自清潔光固化防霧涂料。將制備完成的自清潔光固化防霧涂料 涂覆在透明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能測試結(jié)果見表1。
[0059]表1自清潔光固化防霧涂料涂膜性能測試結(jié)果
[0060]
[0061] 與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于，在石墨烯表面進(jìn)行親水改性，賦予石墨烯 良好的親水和分散性，與親水光敏樹脂相容性良好，大大提高涂層的強(qiáng)度和耐磨性能；陽離 子有機(jī)單體改性親水樹脂，可有效抑制涂層表面細(xì)菌的滋生，具有很好的自清潔性;固化后 形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，附著力、硬度、耐摩擦性、耐水性等機(jī)械性能提升，可持久防霧;低溫烘烤，可 適用于各種基材。
[0062] 以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
【主權(quán)項】
1. 一種自清潔光固化防霧涂料，其特征在于，由以下質(zhì)量份的原料組成： 3-8質(zhì)量份改性石墨稀納米微粒， 20-80質(zhì)量份親水性光敏樹脂， 5-20質(zhì)量份光引發(fā)劑， 15-40質(zhì)量份稀釋劑， 1-3質(zhì)量份固化促進(jìn)劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔光固化防霧涂料，其特征在于，所述光引發(fā)劑為二苯甲 酮、安息香乙醚、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2,4,6_三甲基苯 甲酰二苯基氧化膦中的一種或幾種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔光固化防霧涂料，其特征在于，所述稀釋劑為乙二醇甲 醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一縮二乙二醇甲醚、一縮二乙二醇乙醚中的一種 或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔光固化防霧涂料，其特征在于，所述固化促進(jìn)劑為酸或 酸的鹽，如硫酸、鹽酸、氯磺酸、對苯二甲酸、氫溴酸、高氯酸等酸類或酸的銨鹽中的一種或 幾種。5. -種如權(quán)利要求1-4任一項所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： 步驟一、制備改性石墨稀納米微粒 1) 將40-80質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、5-12質(zhì)量份石墨烯、20-50質(zhì)量份稀釋劑、1-3質(zhì) 量份對苯酚阻聚劑加入反應(yīng)容器中，超聲分散30min，在80-130°C下攪拌18小時，得到烯丙 基接枝改性石墨??； 2) 將15-30質(zhì)量份烯丙基接枝改性石墨烯、50-90份親水單體、35-60質(zhì)量份稀釋劑加入 反應(yīng)容器中，在溫度為50-80 °C下攪拌24h，得到改性石墨烯納米微粒； 步驟二、制備親水性光敏樹脂 1)將20-60質(zhì)量份丙烯酸酯類單體、10-40質(zhì)量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及10-50質(zhì) 量份含氮原子的乙烯基單體緩慢滴加20-60質(zhì)量份到稀釋劑中，在90°C條件下，將0.5-5質(zhì) 量份引發(fā)劑加入前述混合溶液中，滴加時間為6_8h，完成后保溫2-3h得到親水性光敏樹脂； 步驟三、自清潔光固化防霧涂料的制備 取步驟一中制得的3-8質(zhì)量份改性石墨稀納米微粒， 取步驟二中制得的20-80質(zhì)量份親水性光敏樹脂，以及5-20質(zhì)量份光引發(fā)劑，15-40質(zhì) 量份稀釋劑，1-3質(zhì)量份固化促進(jìn)劑混合均勻形成自清潔光固化防霧涂料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，其特征在于，步驟一中的 親水單體包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥乙酯中的 一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，其特征在于，步驟一中的 稀釋劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一縮二乙二醇甲醚、一縮二乙 二醇乙醚中的一種或幾種。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，其特征在于，步驟二中的 丙烯酸酯類單體包括2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯 酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯的一種或幾種。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，其特征在于，步驟二中的 含氮原子的乙烯基單體包括（甲基)丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙 基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺、 N，N-二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺中的一種或幾種。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自清潔光固化防霧涂料的制備方法，步驟二中的稀釋劑為乙 二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一縮二乙二醇甲醚、一縮二乙二醇乙醚中 的一種或幾種;所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧 化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔丁基酯、過 氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、偶氮二異丁氰、偶氮二異庚氰、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化 二碳酸二環(huán)己酯中的一種。
【文檔編號】C08F220/34GK106010053SQ201610351179
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】樊孝紅, 董其寶
【申請人】湖南晟通納米新材料有限公司