CN112552781A - 一种环保型防涂鸦纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型防涂鸦纳米涂料，其包括基体组分和固化组分；所述基体组分与所述固化组分的重量比为(2‑4)：1；基体组分主要由环氧树脂、3‑(2,3‑环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、第一催化剂制成；固化组分主要由氨烃基硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、乙醇、水、阴离子型表面活性剂、第二催化剂制成。本发明的防涂鸦纳米涂料具有抗粘贴性能、防涂鸦性能优异，附着力强；且为无溶剂体系，施工无异味，环境友好。

Description

一种环保型防涂鸦纳米涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体的涉及一种环保型防涂鸦纳米涂料及其制备方法。

背景技术

涂料是涂布在各种物体表面，起到防护作用的材料。一直以来，对于涂料的研究多集中在耐候性、耐磨性等耐久性领域，而对于一些附加性能，如抗粘贴、耐沾污性能等，相关的研究较少。申请人在前序申请CN102911585B中提出了一种防涂鸦抗粘贴纳米涂料，其采用环氧树脂、环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、丁醇、乙酸丁酯、正乙酸丁酯、水和前驱体制成，其具有良好的抗粘贴和耐沾污性能。然而，其配方中含有乙酸丁酯、丁醇，其对人体具有刺激性，尤其是乙酸丁酯，对眼鼻具有强烈的刺激作用，在施工时刺激味道较高，环境不友好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种环保型防涂鸦纳米涂料，其不含挥发性溶剂，施工无异味，环境友好。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环保型防涂鸦纳米涂料，其包括基体组分和固化组分；所述基体组分与所述固化组分的重量比为(2-4)：1；

所述基体组分主要由下述重量份的原料制成：

所述固化组分主要由下述重量份的原料制成：

作为上述技术方案的改进，所述阴离子型表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯α-磺酸钠中的一种或几种。

作为上述技术方案的改进，所述第一催化剂选用有机锡类催化剂，所述第二催化剂选用无机酸。

作为上述技术方案的改进，所述氨烃基硅烷偶联剂选用三丁氨基甲基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或组合。

作为上述技术方案的改进，所述环氧树脂的环氧值为0.46-0.51，粘度为3000-5000mPa·s。

作为上述技术方案的改进，所述正硅酸乙酯选用SiO₂含量为30-40wt％的正硅酸乙酯。

作为上述技术方案的改进，环氧树脂：第一催化剂＝(13～17)：1。

相应的，本发明还公开了一种上述的环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法，其包括：

(1)将环氧树脂50-70份，3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷10-20份，苯基三甲氧基硅烷10-20份，第一催化剂1-5份加入反应釜中，在110-120℃条件下加热搅拌2-4h，得到基体组分；

(2)将氨烃基硅烷偶联剂15-35份，正硅酸乙酯25-40份，第二催化剂1-3份加入反应釜，在55-80℃下加热水解7-9小时，降至常温后加入阴离子型表面活性剂1-5份、乙醇20-30份和水20-30份，得到固化组分；

(3)将基体组分和固化组分按照(2～4)：1的重量比混合均匀，即得到环保型防涂鸦纳米涂料成品。

作为上述技术方案的改进，所述环氧树脂的环氧值为0.46-0.51，粘度为3000-5000mPa·s。

作为上述技术方案的改进，环氧树脂：第一催化剂＝(13～17)：1。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明的涂料配方体系中不含有乙酸丁酯、丁醇等刺激性的溶剂，为无溶剂体系，施工无异味，环境友好。

2、本发明在基体组分中加了有机锡催化剂，通过其与环氧树脂、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的协同作用，确保了在不含有溶剂的情况下各种原料仍然可以充分复合、交联，确保涂料的各项性能。

3、本发明的固化剂组分中添加了阴离子表面活性剂，其可与乙醇、水等原料协同，促进含硅产物的分散，稳定涂料的各项性能。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

本发明公开了提供了一种环保型防涂鸦纳米涂料，其包括基体组分和固化组分；所述基体组分与所述固化组分的重量比为(2-4)：1；

所述基体组分主要由下述重量份的原料制成：

所述固化组分主要由下述重量份的原料制成：

其中，环氧树脂是主要的基体组分，其可与其他硅烷复合，形成稳定、均匀的基体体系。环氧树脂的用量为60-70份，示例性的可为60份、61份、63份、66份、68份，但不限于此。优选的，环氧树脂的用量为65～70份。

进一步的，在本发明中，环氧树脂的环氧值为0.46-0.51(100g/g)，粘度为3000-5000mPa·s；此类型的环氧树脂可更好地与有机锡催化剂、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、和苯基三甲氧基硅烷协同，确保涂料的各项性能。

其中，第一催化剂选用有机锡类催化剂，但不限于此。具体的，有机锡类催化剂可包括二丁基锡二月桂酸酯、二醋酸二丁基锡，但不限于此。具体的，第一催化剂的用量为1-5份，示例性的如1份、2份、3份、4份、5份，但不限于此。

进一步的，为了提升涂料的各项性能，在本发明中，控制环氧树脂：第一催化剂＝(13～17)：1。通过控制此比例，可使得环氧树脂充分与其他原料复合。

其中，氨烃基硅烷偶联剂可选用三丁氨基甲基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或组合，但不限于此。氨烃基硅烷偶联剂可与正硅酸乙酯形成大量的Si-O-C及Si-O键，提升防涂鸦性能。具体的，氨烃基硅烷偶联剂的用量为15-30份。

其中，第二催化剂为无机酸，示例性地如盐酸、硝酸等，但不限于此。

相应的，本发明还公开了一种上述环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法，其具体包括以下步骤：

(1)将环氧树脂50-70份，3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷10-20份，苯基三甲氧基硅烷10-20份，第一催化剂1-5份加入反应釜中，在110-120℃条件下加热搅拌2-4h，得到基体组分；

(2)将氨烃基硅烷偶联剂15-35份，正硅酸乙酯25-40份，第二催化剂1-3份加入反应釜，在55-80℃下加热水解7-9h，降至常温后加入阴离子型表面活性剂1-5份、乙醇20-30份和水20-30份，得到固化组分；

(3)将基体组分和固化组分按照(2～4)：1的重量比混合均匀，即得到环保型防涂鸦纳米涂料成品。

下面以具体实施例来进一步阐述本发明：

实施例组1

本实施例组提供一种环保型防涂鸦纳米涂料，其配方如表1所示；

其中，环氧树脂的环氧值为0.50(100g/g)，粘度为4500mPa·s；正硅酸乙酯中SiO₂含量为32wt％。

其制备方法如下：

(1)将环氧树脂、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、第一催化剂按配方比例加入反应釜中，在112℃条件下加热搅拌2.5h，得到基体组分；

(2)将氨烃基硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、第二催化剂按配方比例加入反应釜，在70℃下加热水解8小时，冷却至室温后加入阴离子型表面活性剂、水和乙醇，搅拌均匀，即得到固化组分；

(3)将基体组分和固化组分按照2：1的重量比混合均匀，即得到环保型防涂鸦纳米涂料成品。

表1实施例组1配方表

将实施例组1得到的防涂鸦纳米涂料成品按照《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)的相关方法进行测试。测试结果如下表：

表2实施例组1性能测试表

通过表2可以看出，本发明中的环保型防涂鸦纳米涂料具有良好的耐水性、耐碱性、耐溶剂擦拭性，且抗粘贴性和防涂鸦性优良。

对比例组1

本对比例提供一种防涂鸦纳米涂料，其配方如表3所示。其中，环氧树脂的环氧值为0.50(100g/g)，粘度为4500mPa·s；正硅酸乙酯中SiO₂含量为32wt％。

其制备方法与实施例组1相同，其中对比例1-1的制备方法可参见CN102911584B实施例2。

表3对比例组1配方表

将对比例组1得到的防涂鸦纳米涂料成品按照《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)的相关方法进行测试。测试结果如下表：

表4对比例组1性能测试表

通过对比例1-1与实施例1组对比可以看出，本技术方案虽然取消了丁醇和乙酸丁酯两种溶剂，但通过其他原料的相互协同，有效保证了防涂鸦纳米涂料仍然具有良好的性能，与原涂料系统的性能基本相当。

通过对比例1-2～1-5与实施例1组的对比可以看出，本技术方案通过控制环氧树脂、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二丁基锡二月桂酸酯的配比，使得他们之间产生了协同作用，保障了涂料的各项性能。并且当各种反应物之间的比例不在本发明所限定的范围时，会造成涂料防涂鸦性能、耐腐蚀性能、抗粘贴性能的下降，甚至无法符合相关标准。

实施例组2

本实施例组提供一种环保型防涂鸦纳米涂料，其配方如表5所示；

其中，环氧树脂的环氧值为0.48(100g/g)，粘度为3400mPa·s；正硅酸乙酯中SiO₂含量为32wt％。

其制备方法与实施例组1相同。

表5实施例组2配方表

将实施例组2得到的防涂鸦纳米涂料成品按照《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)的相关方法进行测试。测试结果如下表：

表6实施例组2性能测试表

由实施例组2的实验结果可以看出，本发明中固化组分各原料之间具有良好的协同作用，通过各组分协同，使得本发明中的环保型防涂鸦纳米涂料具有良好的耐水性、耐碱性、耐溶剂擦拭性，且抗粘贴性和防涂鸦性优良。

同时，由实施例组1和实施例组2的对比可以看出，本发明中的基体组分和固化组分具有良好的协同作用。

对比例组2

本对比例提供一种防涂鸦纳米涂料，其配方如表7所示。其中，环氧树脂的环氧值为0.50(100g/g)，粘度为4500mPa·s；正硅酸乙酯中SiO₂含量为32wt％。

其中，环氧树脂的环氧值为0.48(100g/g)，粘度为3400mPa·s；正硅酸乙酯中SiO₂含量为32wt％。

其制备方法与实施例组1相同。

表7对比例组2配方表

将对比例组2得到的防涂鸦纳米涂料成品按照《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)的相关方法进行测试。测试结果如下表：

表8对比例组2性能测试表

通过对比例2组与实施例2组对比可以看出，本技术方案通过控制γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、丁醇、乙醇、水、十二烷基硫酸钠、盐酸的配比，使得他们之间产生了协同作用，保障了涂料的各项性能。并且当各种反应物之间的比例不在本发明所限定的范围时，会造成涂料各项性能的弱化，甚至无法符合相关标准。

对比例组3

本对比例组提供一种环保型防涂鸦纳米涂料，其配方与实施例1-5相同，其与实施例1-5的区别在于，环氧树脂的环氧值、粘度以及正硅酸乙酯中SiO₂含量的不同。具体如表9所示：

表9对比例组3的物料参数

	对比例3-1	对比例3-2	对比例3-3	对比例3-4
					环氧值/(100g/g)	0.54	0.42	0.5	0.5
环氧树脂粘度(mPa·s)	2500	8000	4500	4500
					正硅酸乙酯的SiO<sub>2</sub>含量(wt％)	32	32	45	25

将对比例组3得到的防涂鸦纳米涂料成品按照《建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》(JG/T304-2011)的相关方法进行测试。测试结果如下表：

表8对比例组2性能测试表

由对比例组3与实施例1-5的对比可以看出，本发明将环氧树脂的环氧值控制为0.46-0.51，粘度控制为3000-5000mPa·s；将正硅酸乙酯的SiO₂含量控制为30-40wt％，可有效确保涂料的各项性能。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，包括基体组分和固化组分；所述基体组分与所述固化组分的重量比为(2-4)：1；

所述基体组分主要由下述重量份的原料制成：

所述固化组分主要由下述重量份的原料制成：

2.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，所述阴离子型表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯α-磺酸钠中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，所述第一催化剂选用有机锡类催化剂，所述第二催化剂选用无机酸。

4.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，所述氨烃基硅烷偶联剂选用三丁氨基甲基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或组合。

5.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为0.46-0.51，粘度为3000-5000mPa·s。

6.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，所述正硅酸乙酯选用SiO₂含量为30-40wt％的正硅酸乙酯。

7.如权利要求1所述的环保型防涂鸦纳米涂料，其特征在于，环氧树脂：第一催化剂＝(13～17)：1。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将环氧树脂50-70份，3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷10-20份，苯基三甲氧基硅烷10-20份，第一催化剂1-5份加入反应釜中，在110-120℃条件下加热搅拌2-4h，得到基体组分；

(2)将氨烃基硅烷偶联剂15-35份，正硅酸乙酯25-40份，第二催化剂1-3份加入反应釜，在55-80℃下加热水解7-9h，降至常温后加入阴离子型表面活性剂1-5份、乙醇20-30份和水20-30份，得到固化组分；

(3)将基体组分和固化组分按照(2～4)：1的重量比混合均匀，即得到环保型防涂鸦纳米涂料成品。

9.如要求8所述的环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为0.46-0.51，粘度为3000-5000mPa·s。

10.如权利要求8所述的环保型防涂鸦纳米涂料的制备方法，其特征在于，环氧树脂：第一催化剂＝(13～17)：1。