一种易清洁涂层及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，尤其涉及一种易清洁涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、隧道内是一个多灰尘、易污染、相对湿度高的环境，隧道内壁表层材料要求具备：表面光滑易清洁、经久耐用、耐火、防霉等功能，起到易清洁维护、节能降耗和提供安全的行车环境作用。目前隧道内壁表层材料主要以涂料和瓷砖为主。瓷砖易清洁，阻燃防霉性能好，但受反光率限制材料成本较高，易掉落伤人，主要用于隧道口50-100m范围内。涂料成本低，但隧道环境下普通的乳胶漆涂层易污染难清洁、易霉变、照明能耗高。可见，有必要寻求可有效预防隧道内壁表观污染、并具有优异的自清洁功能，避免人工频繁清洗造成对交通的干扰和安全隐患的易清洁涂层。

2、目前，市场上隧道内壁用易清洁涂层还或多或少存在与隧道内壁之间的粘结力不足，环保性能不佳，防腐蚀性能和耐湿热老化性能有待进一步提高，自清洁性能有待进一步改善等技术缺陷。为了解决上述问题，授权公告号为cn107384055b的中国发明专利公开了一种耐久型超疏水涂层及其制备方法，制备步骤为杂化涂料制备：低速机械搅拌条件下，在挥发性有机溶剂中先后加入疏水性微纳颗粒、疏水性树脂和固化剂，随后高速搅拌，再超声分散，获得杂化涂料；半固化涂层：将杂化涂料涂覆于基材表面并半固化；完全固化：将半固化涂层浸泡于固化剂与挥发性有机溶剂混合浸泡液中，取出后干燥可得具有良好耐磨性的耐久型超疏水涂层。该发明所述制备方法对基底材料和其形状没有特殊要求，适用于金属、玻璃、木材、混凝土等各种常见基材表面，设备简单、易操作，成本低廉，可大面积施工，在自清洁、防腐防霉、防冰防霜和油水分离等超疏水领域有巨大的应用价值。然而，由于该涂层使用挥发性有机溶剂，使得其环保性能仍然有待进一步提高。

3、可见，开发一种环保性好，易清洁性能佳，与基材附着力强，耐湿热老化性能和耐腐蚀性能优异的易清洁涂层及其制备方法和应用符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进易清洁涂层领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种环保性好，易清洁，与基材附着力强，耐湿热老化性能和耐腐蚀性能优异的易清洁涂层及其制备方法和应用。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种易清洁涂层，包括如下按重量份计的原料制成：潜伏型固化剂6-12份、聚醚砜型超支化环氧树脂30-40份、功能成膜共聚物25-35份、1,5-萘二磺酸3-5份、多聚磷酸1-2份、五氧化二磷0.3-0.6份、流平剂0.5-1.5份、偶联剂0.5-1.5份、无机填料25-35份；所述功能成膜共聚物包括如下单体引入的结构单元：1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、甲基乙烯基硅芴、异丙烯基硼酸频哪醇酯、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺。

3、优选的，所述潜伏型固化剂为双氰胺。

4、优选的，所述聚醚砜型超支化环氧树脂的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述聚醚砜型超支化环氧树脂是按授权公告号为cn104311832b中实施案例18的方法制成。

5、优选的，所述功能共聚物的制备方法，包括如下步骤：将1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、甲基乙烯基硅芴、异丙烯基硼酸频哪醇酯、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，60-70℃下搅拌反应4-6h，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱88-98℃下干燥至恒重，得到功能共聚物。

6、优选的，所述1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、甲基乙烯基硅芴、异丙烯基硼酸频哪醇酯、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:(0.8-1.2):0.5:(0.6-1):(1-2):(0.04-0.06):(15-25)。

7、优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

8、优选的，所述流平剂为德国毕克byk流平剂byk-333、有机硅流平剂hy-5030中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

9、优选的，所述无机填料为双飞粉、钛白粉、疏水性二氧化硅、中空玻璃微珠按质量比1:(1-3):(1-1.5):(0.8-1.2)混合形成的混合物；所述无机填料的粒径为30-150μm。

10、本发明的另一个目的，在于提供一种所述易清洁涂层的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，加入高速混合机中混合8-10min后，送入挤出机中挤出造粒，获得的粒子粗粉碎后用acm气流粉碎机粉碎，通过旋风分离器分离出过细粉末、杂物等，并用粉末筛分离出产品，粉末筛为80-150目，熟化2-5天，再在基材上喷涂，最后进行加热固化，得到100-300μm的易清洁涂层。

11、优选的，所述加热固化的温度为175-185℃，时间为40-70min。

12、本发明的再一个目的，在于提供一种所述易清洁涂层在隧道内壁上的应用。

13、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：

14、(1)本发明公开的易清洁涂层的制备方法，工艺简单，操作控制方便，制备效率和成品合格率高，对设备依赖性低，耗能少，适于连续规模化生产，劳动强度低，对环境影响小，具有较高的推广应用价值。

15、(2)本发明公开的易清洁涂层，包括如下按重量份计的原料制成：潜伏型固化剂6-12份、聚醚砜型超支化环氧树脂30-40份、功能成膜共聚物25-35份、1,5-萘二磺酸3-5份、多聚磷酸1-2份、五氧化二磷0.3-0.6份、流平剂0.5-1.5份、偶联剂0.5-1.5份、无机填料25-35份；通过各原料之间的相互配合，共同作用，使得制成的涂层易清洁，与基材附着力强，耐湿热老化性能和耐腐蚀性能优异；以空气作为分散介质，不含任何有机溶剂，避免了挥发性有机物造成的对环境的污染，也避免了水系产品难以干燥等缺陷，使得产品表面易清洁性能和环保性好。

16、(3)本发明公开的易清洁涂层，以功能成膜共聚物及聚醚砜型超支化环氧树脂作为成膜基材，结合了二者的优点，使得产品成膜性好，涂层致密度高，进而使得耐腐蚀性能优异；所述功能成膜共聚物包括如下单体引入的结构单元：1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、甲基乙烯基硅芴、异丙烯基硼酸频哪醇酯、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺；在共聚物中同时引入三嗪酮、苯基戊烷、硅芴、硼酸频哪醇酯、氰基、三氟甲基苯基和酰胺基等基团，它们在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，相互配合共同作用，能够赋予产品更加优异的耐湿热老化性能、耐腐蚀性能和表面易清洁性能。另一方面，这些基团还能与聚醚砜型超支化环氧树脂之间相互作用影响，进一步改善上述性能。

17、(4)本发明公开的易清洁涂层，聚醚砜型超支化环氧树脂和功能成膜共聚物中的环氧基能与潜伏型固化剂在加热固化阶段发生环氧开环固化反应，同时在多聚磷酸和五氧化二磷的催化作用下，1,5-萘二磺酸上的磺酸基又能与聚醚砜型超支化环氧树脂和功能成膜共聚物中的苯环发生化学反应，进一步提高交联密度，进而进一步改善涂层的耐湿热老化性能、耐腐蚀性能和表面易清洁性能；1,5-萘二磺酸引入的萘基能与其它原料引入的基团相互配合作用，进一步改善涂层的综合性能和性能稳定性，进而有效延长涂层使用寿命。