CN116376436A - 高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料及其制备方法与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料及其制备方法与使用方法，旨在提供一种涂覆后透明性高、硬度高、优异的耐候性、易清洁疏水疏油的涂料；其技术要点包括下述重量份的组分：无机聚硅氮烷树脂2‑3份，催化剂0.015‑0.024份，疏水疏油助剂1.2‑2.0份，混合溶剂90‑100份；所述的混合溶剂为脂肪族溶剂油和苯衍生物类溶剂的混合物；属于涂料技术领域。
Description
技术领域
本发明公开一种涂料，具体地说，是一种高性能易清洁疏水疏油的纳米涂料，本发明还公开了该涂料的制备方法，属于涂料领域。
背景技术
在厨房电器中，大量用到钢化玻璃，譬如抽油烟机、灶具面板等。由于厨房的油烟很重，导致钢化玻璃表面很容易粘附大量的油污，清洁起来非常不仅费事费力；而且需要用到大量的有机溶剂或酸洗洗涤剂清洗，容易对周围环境造成污染，清洗废液排放也有难度，清洁的同时也需要大量的清水不断冲洗，造成水资源的极大浪费。另外，在清洗过程中，通常在钢化玻璃的表面生产划痕，严重影响了产品本身的美观以及使用寿命。
CN104193184A公开了一种自清洁钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：将纳米自清洁涂料喷涂于玻璃表面，干燥，所述纳米自清洁涂料包括以下成分：纳米氧化钴、纳米氧化锆、纳米三氧化钼、水玻璃、中空玻璃微珠、坡缕石粉、海泡石粉和溶剂；然后将玻璃浸泡在酸溶液中进行酸处理；在200～300℃温度下烘烤20～40分钟，然后在600℃～680℃下钢化处理6～10分钟，冷却后得到自清洁钢化玻璃。该发明的制备方法避免采用锐钛矿型二氧化钛作为自清结膜的主要成分，而以纳米氧化钴、纳米氧化锆、纳米三氧化钼、水玻璃、中空玻璃微珠、坡缕石粉和海泡石粉作为纳米自清洁涂料的主要成分，制备的自清洁钢化玻璃的自清洁效果有待进一步提高。
因此，对如何厨房电器中使用的钢化玻璃易清洁性、耐磨性、耐高温性能等，是今年来人们研究的重点。
发明内容
针对上述问题，本发明的第一个目的是提供一种涂覆后透明性高、硬度高、优异的耐候性、易清洁疏水疏油的涂料。
本发明的第二个目的是提供该易清洁疏水疏油的涂料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供该易清洁疏水疏油的涂料使用方法。
为此，本发明提供的第一个技术方案是这样的：
一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，包括下述重量份的组分：无机聚硅氮烷树脂2-3份，催化剂0.015-0.024份，疏水疏油助剂1.2-2.0份，混合溶剂90-100份；所述的混合溶剂为脂肪族溶剂油和苯衍生物类溶剂的混合物。
进一步的，上述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述的脂肪族溶剂油和苯衍生物类溶剂的质量比为18-19：1。
进一步的，上述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述的苯衍生物类溶剂包括：甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯。
进一步的，上述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述的脂肪族溶剂油美国埃克森美孚脂肪族溶剂油Pegasol系列。
进一步的，上述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，包括下述重量份的组分：无机聚硅氮烷树脂2.5份，催化剂0.018-0.02份，疏水疏油助剂1.5-1.75份，Pegasol1425 90.98份，二甲苯5份。
进一步的，上述的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述的催化剂为4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)或者三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物。
进一步的，上述的的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述的疏水疏油助剂为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、带官能羟基有机硅改性聚丙烯酸酯、带有甲基丙烯酸官能团的含氟的二氧化硅/氧化锆聚合物、改性硅油的其中之一或者任意组合。
进一步的，上述的的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，所述无机聚硅氮烷通过下述步骤依次制得的：
1)在氮气保护条件下向四颈烧瓶中加入新蒸馏的吡啶和H2SiCl2，搅拌形成白色固体络合物H2SiCl2.2Py；所述的吡啶和H2SiCl2的质量比为：10：1。
2)通入干燥氨气发生反应，待氨气过量并回流2h后反应结束；
3)将反应混合物在惰性气氛保护下洗涤、过滤，得到先驱体的吡啶溶液；
4)取吡啶溶液减压蒸馏除去溶剂后，得到无色透明的液态无机聚硅氮烷树脂。
本发明提供的第二个技术方案是这样的：
上述的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料的方法，依次包括下述步骤：
1)称取各个组分；
2)将步骤1)称取的无机聚硅氮烷溶解在混合溶剂中，添加催化剂，搅拌均匀，加入疏水疏油助剂，在高速搅拌机上采用1300-1800r/min搅拌25-35min，然后采用超声波震荡25-35分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。
本发明提供的第三个技术方案是这样的：
上述的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料的使用方法，是将上述的纳米涂料喷涂在钢化玻璃表面，170-190℃烘烤25-35分钟。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下技术优点：
1、本发明提供的涂料涂抹后的涂层，厚度只有200纳米，同时致密度非常高，不影响钢化玻璃透光度，保持钢化玻璃的本色，并且硬度高，具有9H的硬度，耐磨性好，涂层使用寿命长；
2、本发明提供的的涂料涂抹后的涂层具有优秀的疏水疏油抗污效果，使得钢化玻璃表面易清洁；
3、本发明提供的的涂料涂抹后的涂层耐高温，在300℃的依然具有良好的易清洁抗污效果，耐刮擦性能优秀，符合家庭厨房用户的使用习惯，涂层寿命长达5年以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但是并不构成对本发明的任何限制。
实施例1
将2g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在86g Pegasol 1425和4.5g二甲苯的混合溶液中，添加0.015g 4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)DMPP，搅拌均匀，加入1.2g疏水疏油助剂Tego 5000N，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤25分钟。
实施例2
将3g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在95g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.015g4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)DMPP，搅拌均匀，加入1.2g疏水疏油助剂Tego5000N，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，170℃烘烤35分钟。
实施例3
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.98g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.02g4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)DMPP，搅拌均匀，加入1.5g疏水疏油助剂Tego 5000N，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例4
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，加入1.5g疏水疏油助剂Tego5000N，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例5
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，加入1.5g疏水疏油助剂BYK-SILCLEAN 3700，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料；喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例6
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，加入1.5g含氟的二氧化硅/氧化锆聚合物【带有甲基丙烯酸官能团】
A 250，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例7
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，加入1.5g疏水疏油助剂Tego5000N和0.25g改性硅油ShinEtsu X22-176F，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例8
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，加入1.5g含氟的二氧化硅/氧化锆聚合物【带有甲基丙烯酸官能团】
A250，0.25g改性硅油ShinEtsu X22-176F，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
实施例1至实施例8中所述的无机聚硅氮烷树脂FT20的制备方法如下：
在装有进(出)口导气管、机械搅拌器和冷凝器的四颈烧瓶中(氮气保护)加入500ml新蒸馏的吡啶和50.5g原料H2SiCl2，搅拌形成白色固体络合物H2SiCl2.2Py，然后通入干燥氨气发生反应，待氨气过量并回流2h后反应结束。将反应混合物在惰性气氛保护下洗涤、过滤，得到先驱体的吡啶溶液900ml。取溶液100ml减压蒸馏除去溶剂后，得到1.76g无色透明的液态无机聚硅氮烷，产率70.4％，分子量2000左右，并用正丁醚或者二甲苯稀释到20％的质量浓度，待用。
上述制备的无机聚硅氮烷树脂FT20为纳米无机聚硅氮烷树脂FT20。
对比例1
将2.5g无机聚硅氮烷树脂(市售)溶解在90.98g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.02g4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)DMPP，搅拌均匀，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
对比例2
将2.5g无机聚硅氮烷树脂FT20溶解在90.982g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，添加0.018g三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物，搅拌均匀，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
对比例3
将德国默克商品化产品2.5gNL120A-20(20％固含，含三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物催化剂)溶解在92.5g Pegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，搅拌均匀，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
对比例4
将德国默克商品化产品2.5gNP1 10-20(20％固含，含胺催化剂)溶解在92.5gPegasol 1425和5g二甲苯的混合溶液中，搅拌均匀，在高速搅拌机上采用1500r/min搅拌30min，然后采用超声波震荡30分钟，得到棕色透明的涂料。喷涂在钢化玻璃表面，180℃烘烤30分钟。
施工方法：喷涂
基材：清洁过的钢化玻璃；尺寸：4*4cm
烘烤温度：180℃烘烤30分钟，放置1周后进行性能测试，结果参见表1。
漆膜性能指标：
表1
续表1
注释：◎：优秀○：良，Δ：一般，×。
通过实施例1-8和对比例1-4的实验数据可以看出，本申请制备的产品疏油角性能、耐高温性能明显优于对比例提供的产品。
Claims (9)
1.一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，包括下述重量份的组分：无机聚硅氮烷树脂2-3份，催化剂0.015-0.024份，疏水疏油助剂1.2-2.0份，混合溶剂90-100份；所述的混合溶剂为脂肪族溶剂油和苯衍生物类溶剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，所述的脂肪族溶剂油和苯衍生物类溶剂的质量比为18-19∶1。
3.根据权利要求1或2所述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，所述的苯衍生物类溶剂包括：甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯；所述的脂肪族溶剂油美国埃克森美孚脂肪族溶剂油Pegasol系列。
4.根据权利要求3所述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，包括下述重量份的组分：无机聚硅氮烷树脂2.5份，催化剂0.018-0.02份，疏水疏油助剂1.5-1.75份，Pegasol 142590.98份，二甲苯5份。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，所述的催化剂为4，4-三亚甲基双(1-甲基吡啶)或者三氟硼酸丙烯钯(II)二聚物。
6.根据权利要求1所述的的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，所述的疏水疏油助剂为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、带官能羟基有机硅改性聚丙烯酸酯、带有甲基丙烯酸官能团的含氟的二氧化硅/氧化锆聚合物、改性硅油的其中之一或者任意组合。
7.根据权利要求1所述的的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料，其特征在于，所述无机聚硅氮烷通过下述步骤依次制得的：
1)在氮气保护条件下向四颈烧瓶中加入新蒸馏的吡啶和H2SiCl2，搅拌形成白色固体络合物H2SiCl2.2Py；所述的吡啶和H2SiCl2的质量比为：10∶1。
2)通入干燥氨气发生反应，待氨气过量并回流2h后反应结束；
3)将反应混合物在惰性气氛保护下洗涤、过滤，得到先驱体的吡啶溶液；
4)取吡啶溶液减压蒸馏除去溶剂后，得到无色透明的液态无机聚硅氮烷树脂。
8.制备权利要求1所述的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料的方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
1)按照权利要求1所述的重量数称取各个组分；
2)将步骤1)称取的无机聚硅氮烷溶解在混合溶剂中，添加催化剂，搅拌均匀，加入疏水疏油助剂，在高速搅拌机上采用1300-1800r/min搅拌25-35min，然后采用超声波震荡25-35分钟，得到无色透明的易清洁疏水疏油纳米涂料。
9.权利要求1所述的高耐磨易清洁疏水疏油的纳米涂料的使用方法，其特征在于，是将权利要求1所述的纳米涂料喷涂在钢化玻璃表面，170-190℃烘烤25-35分钟。
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