基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层及其制备方法

本发明属于高分子材料，涉及基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层，本发明还涉及基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法。

背景技术：

1、紫外光固化技术是以紫外光作为固化光源来完成可固化成分的快速聚合和交联。相比于传统热固化所需的长时间高温固化及不适用于热敏基材。紫外光固化具有高效率、低能耗、室温下无需加热等优点。此外，在光固化过程中不会释放挥发性有机化合物(vocs)，被认为是一种“清洁绿色”的固化技术。已广泛应用于医疗器械、数码电子、航空航天、仪器仪表等领域。

2、腰果酚是一种常见的可再生生物质材料，由于腰果酚含有不饱和长链、苯环和羟基。这使得腰果酚具有优异的柔韧性、疏水性、耐热性。关于腰果酚及其衍生物在紫外光固化涂层中已有许多研究。然而，腰果酚在紫外光固化疏水防污中的应用研究却很少。

3、并且，目前的紫外光固化涂料，大多是采用添加无机纳米粒子或使用大量的石油基原料来进行制备。大量无机纳米粒子的加入尽管会增加一定的疏水性，但是会造成涂层透明性的降低；而大量使用石油基原料则会对环境造成污染。

4、因此，在本领域中，期望能够开发出具有高紫外光透过率和低污染的光固化涂料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，该方法制备的涂层具有疏水性高、透光率高及污染低的特点。

2、本发明的另一目的是提供基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层。

3、本发明所采用的第一种技术方案是，基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤1，制备腰果酚基紫外光固化单体；

5、步骤2，根据步骤1所得产物制备含氟羟基丙烯酸酯聚合物；

6、步骤3，根据步骤2所得产物制备腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料；

7、步骤4，根据步骤3所得产物加入光引发剂制备腰果酚基紫外光固化涂层。

8、本发明第一种技术方案的特点还在于：

9、步骤1的具体过程为：

10、依次向三颈圆底烧瓶中加入摩尔比为1:2:1:1～1:2.02:1:1的4，4-二异氰酸酯二环己基甲烷、腰果酚、丙烯酸羟乙酯和溶剂，在氮气气氛中，以400rpm～600rpm搅拌反应混合物并加热至75℃～85℃保温1h～3h后停止反应，在30℃～40℃旋转蒸发5min～10min除去未反应完的溶剂，得到腰果酚基紫外光固化单体。

11、步骤2的具体过程为：

12、依次向三颈圆底烧瓶中加入摩尔比为1:2:1～1:2.05:1的腰果酚基紫外光固化单体、甲基丙烯酸羟乙酯和1h，1h，2h，2h-全氟癸基丙烯酸酯，在氮气气氛中，以400rpm～600rpm搅拌并加热至80℃～90℃并保温4h～6h，在30℃～40℃温度下旋转蒸发5min～10min，得到含氟羟基丙烯酸酯聚合物。

13、步骤3的具体过程为：

14、向三颈圆底烧瓶中加入摩尔比为1:1:1～1:1.05:1.05的含氟羟基丙烯酸酯聚合物、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯，在氮气气氛中，以400rpm～600rpm搅拌并加热至70℃～80℃，保温2h～4h，得到腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料。

15、步骤3中，腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料的结构式为：

16、

17、步骤4的具体过程为：

18、将腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料和光引发剂、溶剂混和搅拌10min～30min，静置除去气泡后用涂布器涂布在玻璃基材上，然后在uv照射下固化100s～150s后停止，固化得到腰果酚基紫外光固化涂层。

19、步骤4中，光引发剂为2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、苯甲酰基衍生物、二苯甲酮、4-苯甲酰基-4-甲基-二苯硫醚、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、异丙基硫杂蒽酮(2，4异构体混合物)或4-(n，n-二甲氨基)苯甲酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。

20、步骤1和步骤4中，溶剂为酮类溶剂或醚类溶剂中的任意一种或两种的组合。

21、酮类溶剂为丁酮、甲基异丁基甲酮、环戊酮或异氟尔酮中的任意一种或至少两种的组合；所述醚类溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯中的任意一种或两种的组合。

22、本发明采用的第二种技术方案是，基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层，采用基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层制备方法制得。

23、本发明的有益效果如下：

24、(1)大多数涂料和聚合物都是由石油基产品生产的，而石油基产品迟早会出现短缺。腰果酚是一种非常重要的可再生资源。利用腰果酚代替化学原料制备紫外光固化涂料。可以提高环境友好性和减少成本。

25、(2)大多数的疏水涂料都是加入纳米粒子。虽然可以提高疏水性。但是却在一定程度上牺牲了透光性。本发明以腰果酚和含氟丙烯酸协同作用，制备的紫外光固化涂料具有良好的透光率、优异的疏水性、自清洁性和抗涂鸦性。腰果酚中特有的苯环结构还可以在一定程度上提高涂层的硬度。

26、(3)氟原子容易与聚氨酯之间形成h-f键，减弱了疏水性。而腰果酚疏水长链的加入可以破坏h-f键，使更多的f原子定向排列在表面，减少了氟的用量同时提高了疏水性。

技术特征：

1.基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：

3.根据权利要求2所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

4.根据权利要求3所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：

5.根据权利要求4所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料的结构式为：

6.根据权利要求4所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为：

7.根据权利要求6所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，光引发剂为2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、苯甲酰基衍生物、二苯甲酮、4-苯甲酰基-4-甲基-二苯硫醚、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、异丙基硫杂蒽酮(2，4异构体混合物)或4-(n，n-二甲氨基)苯甲酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求6所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1和步骤4中，溶剂为酮类溶剂或醚类溶剂中的任意一种或两种的组合。

9.根据权利要求8所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，其特征在于：所述酮类溶剂为丁酮、甲基异丁基甲酮、环戊酮或异氟尔酮中的任意一种或至少两种的组合；所述醚类溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯中的任意一种或两种的组合。

10.基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层，其特征在于：采用权利要求1～9所述的基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层制备方法制得。

技术总结本发明公开了基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，制备腰果酚基紫外光固化单体；步骤2，根据步骤1所得产物制备含氟羟基丙烯酸酯聚合物；步骤3，根据步骤2所得产物制备腰果酚基聚氨酯丙烯酸涂料；步骤4，根据步骤3所得产物加入光引发剂制备腰果酚基紫外光固化涂层。本发明还公开了基于腰果酚的紫外光固化疏水抗污涂层，本发明制备的涂层具有疏水性高、透光率高及污染低的特点。技术研发人员：张召,张家星,胡艳,杨帛颖,马越儿,陈伟,张倩林,姚恪晗受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12