一種水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層及其使用方法與流程

本發(fā)明屬于涂層領(lǐng)域，具體涉及一種水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層及其使用方法。

背景技術(shù)：

防指紋防污涂層具有一定的拒水拒油效果，因此對(duì)像人體指紋、汗液、以及其它一些水污或油污均具有較低的粘附性，進(jìn)而可更好的保持自身清潔。從結(jié)構(gòu)組成劃分，這一類(lèi)功能涂層可分為表面有微納米結(jié)構(gòu)和無(wú)微納米結(jié)構(gòu)兩種。一種是帶有微納米粗糙度的防指紋防污涂層，對(duì)水或油可表現(xiàn)出超過(guò)150度的接觸角(超疏水超疏油，超雙疏)，但粗糙度常使涂層有耐久性和透明性不佳的問(wèn)題。令一種表面平整(無(wú)粗糙度)表面富集低表面能化合物的涂層對(duì)水或油的接觸角小于120度，但仍可對(duì)水污油污表現(xiàn)出低粘附性和自清潔功能。值得注意的是，平整的結(jié)構(gòu)使涂層克服了粗糙度引起的耐久性和透明性問(wèn)題，使這一種涂層更具實(shí)用價(jià)值。

由于防指紋防污涂層、疏水疏油涂層、或自清潔涂層多含有低表面能組分，而低表面能含氟含硅化合物多不具有水溶性，因此這些涂層常使用有一定毒性并價(jià)格較高的溶劑體系作為分散相。體系中含氟組分的潛在毒性和昂貴的價(jià)格進(jìn)一步嚴(yán)重地影響了涂層的工業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)，市場(chǎng)中已有一些通過(guò)添加低表面能助劑形成的防指紋防污涂層，該類(lèi)涂層在成膜過(guò)程中低表面能化合物遷移富集到涂層表面，形成低表面能化合物的單分子成，而涂層體相中較少甚至不再含有低表面能物質(zhì)，在短期使用后因表面磨損就會(huì)失去防指紋防污的功能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提高傳統(tǒng)防指紋防污涂層性能的耐磨性和耐久性，本發(fā)明的首要目的在于提供一種水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層。該涂層是一種表面和體相均勻分散著低表面能化合物的聚合物涂層。該涂層具有良好防指紋防污性、透明性和耐久性，適用于多種基材，體系無(wú)氟水分散無(wú)毒環(huán)保，組成均為工業(yè)化市場(chǎng)化化工原料，具有較強(qiáng)實(shí)用性和商業(yè)前景。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層的使用方法。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層，按質(zhì)量百分比計(jì)包括如下組分：

優(yōu)選的，所述水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層，按質(zhì)量百分比計(jì)包括如下組分：

更優(yōu)選的，所述水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層，按質(zhì)量百分比計(jì)包括如下組分：

進(jìn)一步地，所述水性含硅丙烯酸酯類(lèi)聚合物由乙烯基單體聚合得到。

所述乙烯基單體包括低表面能單體，可交聯(lián)單體，水性單體，玻璃化溫度和漆膜硬度調(diào)節(jié)單體中的一種或多種；所述的低表面能單體指含硅乙烯基化合物，所述的可交聯(lián)單體指帶羥基的乙烯基化合物，所述的水性單體指帶有親水基團(tuán)的乙烯基化合物，所述的玻璃化溫度和漆膜硬度調(diào)節(jié)單體指具有不同玻璃化溫度的乙烯基化合物。

所述的含硅乙烯基化合物指乙烯基烷基三氯硅烷、乙烯基烷基甲氧基硅烷、乙烯基烷基乙氧基硅烷、乙烯基烷基丙氧基硅烷、或乙烯基烷基聚硅氧烷(乙烯基硅油)中的一種或幾種；所述的帶羥基的乙烯基化合物指丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、或甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種；帶有親水基團(tuán)的乙烯基化合物指丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸聚醚、甲基丙烯酸聚醚中的一種或幾種；所述的具有不同玻璃化溫度的乙烯基化合物指丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸異冰片酯、苯乙烯中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述乙烯基單體具體包乙烯基烷基三氯硅烷、乙烯基烷基甲氧基硅烷、乙烯基烷基乙氧基硅烷、乙烯基烷基丙氧基硅烷、乙烯基烷基聚硅氧烷(乙烯基硅油)、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述的交聯(lián)組分指含異氰酸根的化合物或采用封閉劑封閉的異氰酸酯類(lèi)化合物，化合物在成膜過(guò)程可與聚合物中的可交聯(lián)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。

所述含異氰酸根的化合物包括甲苯二異氰酸酯(tdi)、二苯甲烷二異氰酸酯(mdi)、1,5-萘二異氰酸酯(ndi)、對(duì)苯二異氰酸酯(ppdi)、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(todi)、多亞甲基多苯基異氰酸酯(papi)、六亞甲基-1,6-二異氰酸酯(hdi)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯(m-tmxdi)、異氟爾酮二異氰酸酯(ipdi)、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯(chdi)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(hmdi)、氫化苯二亞甲基二異氰酸酯(h6xdi)、降冰片烷二亞甲基異氰酸酯(nb-di)、hdi三聚體中的一種或者多種。

進(jìn)一步地，所述含異氰酸根的化合物包括甲苯二異氰酸酯(tdi)、二苯甲烷二異氰酸酯(mdi)、1,5-萘二異氰酸酯(ndi)、對(duì)苯二異氰酸酯(ppdi)、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(todi)、六亞甲基-1,6-二異氰酸酯(hdi)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯(m-tmxdi)、異氟爾酮二異氰酸酯(ipdi)、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯(chdi)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(hmdi)、hdi三聚體中的一種或者多種。

所述采用封閉劑封閉的異氰酸酯類(lèi)化合物包括2,6-二甲基酚、三氟乙醇、三氯乙醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、丙二酸酯、乙酰乙酸乙酯、環(huán)己酮、甲基異丁基酮、甲乙酮肟、四甲基環(huán)丁二酮單肟、2-二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、n-甲基乙酰胺、乙酰苯胺、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸氫鈉、二丁基胺、2-異丙基胺、哌啶等封閉的含異氰酸根的化合物。

進(jìn)一步地，所述采用封閉劑封閉的異氰酸酯類(lèi)化合物包括三氟乙醇、三氯乙醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、環(huán)己酮、甲基異丁基酮、甲乙酮肟、四甲基環(huán)丁二酮單肟、2-二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、n-甲基乙酰胺、乙酰苯胺、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸氫鈉等封閉的含異氰酸根的化合物。

所述的助溶劑包括丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲基甲酰胺、二醇醚、四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、丙二醇或鹵代烴中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述的助溶劑包括丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、丙二醇中的一種或多種。

所述的催化劑指對(duì)羥基和異氰酸根反應(yīng)起催化作用的化合物，包括二丁基錫二月桂酸酯、三亞乙基二胺、雙(二甲氨基乙基)醚、有機(jī)鉍類(lèi)化合物等中的一種或多種。

一種水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層的使用方法，包括以下步驟：

(1)按照比例：水性含硅丙烯酸酯類(lèi)聚合物10-90wt％、交聯(lián)組分0-50wt％、催化劑0-5wt％、助溶劑5-50wt％、水0-85wt％，將組分配制成涂層水分散前體；

(2)可采用噴涂、浸涂、刮涂、電泳等傳統(tǒng)涂層工藝對(duì)金屬、玻璃、木器、紙張、紡織品等多種基材進(jìn)行涂覆上述配制的涂層水分散前體；

(3)對(duì)涂覆后的涂層進(jìn)行溫度30℃～110℃，時(shí)長(zhǎng)1min～2h的預(yù)烘；

(4)對(duì)預(yù)烘后的涂層進(jìn)行110℃～170℃，時(shí)長(zhǎng)為1min～6h的培烘，從而交聯(lián)成膜。

本發(fā)明提出一種可水分散不含氟的、具有良好防指紋防污性能的透明涂層。此外，通過(guò)化學(xué)鍵將低表面能化合物接入聚合物結(jié)構(gòu)，并最終均勻分散于聚合物涂層表面和體相內(nèi)部，使涂層表層磨損后內(nèi)層的均一結(jié)構(gòu)形成新的低表面能表面。因此，相比于助劑形成的單分子防指紋防污層，本發(fā)明涂層的防指紋防污性能具有更優(yōu)的耐磨性和耐久性。涂層可應(yīng)用于金屬、玻璃、木器、紙張、紡織品等多種基材，具有廣闊的應(yīng)用前景。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)水分散、無(wú)氟涂層體系環(huán)保、安全、并具有性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，原料均使用工業(yè)化市場(chǎng)化的化工原料；

(2)滿足傳統(tǒng)噴涂、浸涂、刮涂、電泳等成熟的工業(yè)化工藝，制備方法簡(jiǎn)單易行；

(3)涂層可用于金屬、玻璃、木器、紙張、紡織品等多種基材，適用性廣；

(4)涂層具有良好的防指紋防污性能；

(5)涂層具有高透明性；

(6)涂層在各類(lèi)基材上均具有良好的附著性；

(7)涂層具有一定的耐磨性，防指紋防污性能就有較好耐久性。

附圖說(shuō)明

圖1為指紋在普通玻璃(左)和帶涂層玻璃(右)的狀態(tài)。

圖2為泵油不同時(shí)間在涂層表面的粘附狀態(tài)。

圖3為油性記號(hào)筆筆跡在涂層上的狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

通過(guò)本領(lǐng)域常規(guī)方法，按表1中的比例配制防指紋防污涂層，涂覆前可按需要用水稀釋到指定固含量；表中各實(shí)施例剩余比例的成分為水；

表1水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層組分配比

分別采用上述各實(shí)施例配制的水性無(wú)氟防指紋防污聚合物復(fù)合涂層采用刮涂的方法分別涂覆于玻璃和金屬表面，對(duì)涂層進(jìn)行溫度30℃～90℃，時(shí)長(zhǎng)1min～2h的預(yù)烘；最后對(duì)預(yù)烘后的涂層進(jìn)行120℃～170℃，時(shí)長(zhǎng)為1min～6h的培烘，從而交聯(lián)成膜。

上述各實(shí)施例的涂層諸如漆膜外觀、粘度、細(xì)度、表干及實(shí)干的時(shí)間、鉛筆硬度等漆膜常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果均能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，在此不贅述。以下是針對(duì)實(shí)施例1的涂層在不同基材上的特性進(jìn)行檢測(cè)的項(xiàng)目及結(jié)果分析，其余實(shí)施例的涂層的檢測(cè)結(jié)果與實(shí)施例1效果相同，在此不贅述。

測(cè)試一：防指紋性能

圖1是顯微鏡放大的指紋液(加墨汁)在玻璃上的痕跡及其在涂層后的玻璃上的痕跡?？煽闯鲋讣y在涂層上明顯收縮并容易去除，顯示出涂層在觸摸屏等電子設(shè)備上具有良好的應(yīng)用前景。

測(cè)試二：油的低粘附性能(防污性)

從圖2可看出，泵油在涂層表面無(wú)粘附性，經(jīng)過(guò)較短時(shí)間，泵油層從涂層表面滑落。對(duì)泵油的低粘附性顯示出涂層具有良好的抗油污粘附性能和自清潔功能。

測(cè)試三：油性筆的低粘附性能(防污性)

在各實(shí)施例的涂層上用油性記號(hào)筆書(shū)寫(xiě)，筆跡均能夠用普通紙巾完全搽除。

如圖3所示，玻璃左邊無(wú)涂層，而右邊覆蓋著無(wú)色高透明性的涂層。使用油性筆書(shū)寫(xiě)，可看到油性筆在玻璃上留下致密的筆跡而在涂層上筆跡明顯收縮，在用普通紙巾擦拭后，涂層上的筆跡可輕易完全擦除。高透明性和對(duì)記號(hào)筆跡的低粘附性使涂層在電子光學(xué)儀器以及具有防涂鴉需求的涂層領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。