本发明涉及耐磨涂料领域，具体涉及改性二氧化硅及其在耐磨涂料上的应用。
背景技术：
：自1937年德国otto.，bayer教授首次合成聚氨酯(pu)树脂以来，因其具有优异的化学性能和物理机械性能，在化学领域获得了广泛的应用。聚氨酯涂料因具有优良的耐磨性、柔韧性、耐久性、防腐性和绝缘性而被广泛应用于石化没备、海洋、船舶、机电、车辆、纺织、皮革、木材、塑料、建筑等领域。但是，日前市场上流行的大多数为溶剂型聚氨酯涂料，含有大量的有机溶剂和一定量的游离异氰酸酯，影响人们的身体健康和生活环境。随着各国环保法规对voc的限制以及对环保的重视，水性聚氨酯得到了较快的发展，已在织物、皮革、粘合剂等领域得到了广泛应用，正逐步替代溶剂型聚氨酯。随着技术的进步和voc含量的严格控制以及人们环保和健康意识的提高，水性pu将成为一个重要的发展方向。目前，我国研究开发水性聚氨酯进展缓慢，到目前为止，工业化的水性聚氨酯品种少、产量小，基本上都是一些芳香族型的纯聚氨酯乳液。产品的成膜性、机械性以及耐水性较差，主要用于一般性能的皮革涂饰剂以及织物处理，很难用于高性能的皮革、织物。目前，本发一种改性二氧化硅应用于耐磨涂料中，通过采用涂刷或喷涂方式均匀上涂料固化在织物、皮革表面，成膜性好、附着力强、耐磨性能好。技术实现要素：为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种改性二氧化硅、耐磨涂料及应用。本发明的技术方案是这样实现的：一种改性二氧化硅，所述改性二氧化硅由下述方法制备：将二氧化硅加入乙醇水溶液中，用氨水调节ph至9-11，然后超声分散，加入γ-巯丙基三乙氧基硅烷搅拌10-30min，然后升温至55-75℃搅拌50-70min，加入氯化锌在35-40℃搅拌2-5h，离心分离，弃上清液将沉淀烘干，即得。另一技术方案，一种改性二氧化硅，所述改性二氧化硅由下述方法制备：将5-15g二氧化硅加入100-150g体积分数为60-80％乙醇水溶液中，用质量分数为15-25％的氨水调节ph至9-11，然后超声分散20-40min，加入10-20gγ-巯丙基三乙氧基硅烷以转速为200-400r/min搅拌10-30min，然后升温至55-75℃以转速为200-400r/min搅拌50-70min，加入氯化锌在温度为35-40℃以转速为200-400r/min搅拌2-5h，经5000-8000r/min离心分离20-40min，弃上清液将沉淀烘干，即得。优选的，所述烘干的温度为900-110℃，时间为20-30h。优选的，所述氯化锌与二氧化硅的摩尔比为(1-2.5)：1。本发明还公开了上述改性二氧化硅及其在耐磨涂料上的应用。具体应用如下：一种耐磨涂料，由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液60-70份、水性丙烯酸乳液20-30份、上述的改性二氧化硅3-8份、乳化分散剂0.5-1.5份、季铵盐类添加剂1-2份、水20-40份。将上述各原料混合均匀，即得到耐磨涂料。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为聚3-丙烯酰氯基丙基三甲基氯化铵、双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵中的一种或其混合物。较佳的，所述季铵盐类添加剂为聚3-丙烯酰氯基丙基三甲基氯化铵、双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵按质量比为1：(1.5-2.5)的混合物。本发明的有益效果是：本发明的改性二氧化硅应用于耐磨涂料中，能够显著提升耐磨涂料的耐磨性能，同时还能够显著提升耐磨涂料的附着力，将本发明的含有改性二氧化硅的耐磨涂料应用于耐磨运动服中有效地提高了运动服装的拉伸强力、撕破强力、耐磨性能，并且吸湿排汗、透气性、抗菌性强，让人们穿着时更加舒适，延长了服装的使用寿命，非常适合作为对弹性和耐磨性能有一定要求的轻质户外产品，满足人们工作和生活的相关需求。具体实施方式下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。使用材料介绍如下：二氧化硅为南京天行新材料有限公司提供的型号为tsp-h10的二氧化硅，一次粒径为20nm。γ-巯丙基三乙氧基硅烷，cas号：14814-09-6。氯化锌，cas号：7646-85-7。壬基酚聚氧乙烯醚为武汉拉那白医药化工有限公司提供的型号为np-10的壬基酚聚氧乙烯醚。水性聚氨酯乳液按照申请号为201510963796.5的中国专利中实施例2所示方法制备。聚3-丙烯酰氯基丙基三甲基氯化铵按照申请号为201310460988.5的中国专利中实施例1所示方法制备。双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵按照申请号为200710056993.4的中国专利中实施例3所示方法制备。水性丙烯酸乳液按照申请号为201410838709.9的中国专利中实施例1所示方法制备。实施例1耐磨运动服装，包括基布和耐磨涂料。所述耐磨涂料由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵。上述耐磨运动服装的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量份称取各原料：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份；将上述各原料以转速为300r/min搅拌20min混合均匀，得到耐磨涂料；(2)将耐磨涂料采用涂刷方式均匀的涂抹在涤纶坯布(采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d)上，所述耐磨涂料在涤纶坯布上的涂抹量为10g/m2，于温度为30℃晾干48h，即可得到上层为耐磨涂料、下层为基布的耐磨面料；所述基布的材质为涤纶坯布，采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d；(3)将耐磨面料按常规运动服装制备工艺加工缝制即得耐磨运动服装。实施例2耐磨运动服装，包括基布和耐磨涂料。所述耐磨涂料由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份。所述改性二氧化硅由下述方法制备：将10g二氧化硅加入120g体积分数为70％乙醇水溶液中，用质量分数为20％的氨水调节ph至10，然后超声分散30min，所述超声分散的超声功率为350w、超声频率为30khz，加入15gγ-巯丙基三乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌20min，然后升温至65℃以转速为300r/min搅拌60min，加入氯化锌在温度为38℃以转速为300r/min搅拌3.5h，所述氯化锌与二氧化硅的摩尔比为2：1，经6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为95℃烘干24h，即得改性二氧化硅。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵。上述耐磨运动服装的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量份称取各原料：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份；将上述各原料以转速为300r/min搅拌20min混合均匀，得到耐磨涂料；(2)将耐磨涂料采用涂刷方式均匀的涂抹在涤纶坯布(采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d)上，所述耐磨涂料在涤纶坯布上的涂抹量为10g/m2，于温度为30℃晾干48h，即可得到上层为耐磨涂料、下层为基布的耐磨面料；所述基布的材质为涤纶坯布，采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d；(3)将耐磨面料按常规运动服装制备工艺加工缝制即得耐磨运动服装。实施例3耐磨运动服装，包括基布和耐磨涂料。所述耐磨涂料由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份。所述改性二氧化硅由下述方法制备：将10g二氧化硅加入120g体积分数为70％乙醇水溶液中，然后超声分散30min，所述超声分散的超声功率为350w、超声频率为30khz，加入15gγ-巯丙基三乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌20min，然后升温至65℃以转速为300r/min搅拌60min，加入氯化锌在温度为38℃以转速为300r/min搅拌3.5h，所述氯化锌与二氧化硅的摩尔比为2：1，经6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为95℃烘干24h，即得改性二氧化硅。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵。上述耐磨运动服装的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量份称取各原料：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份；将上述各原料以转速为300r/min搅拌20min混合均匀，得到耐磨涂料；(2)将耐磨涂料采用涂刷方式均匀的涂抹在涤纶坯布(采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d)上，所述耐磨涂料在涤纶坯布上的涂抹量为10g/m2，于温度为30℃晾干48h，即可得到上层为耐磨涂料、下层为基布的耐磨面料；所述基布的材质为涤纶坯布，采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d；(3)将耐磨面料按常规运动服装制备工艺加工缝制即得耐磨运动服装。实施例4耐磨运动服装，包括基布层和耐磨涂料。所述耐磨涂料由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份。所述改性二氧化硅由下述方法制备：将10g二氧化硅加入120g体积分数为70％乙醇水溶液中，用质量分数为20％的氨水调节ph至10，然后超声分散30min，所述超声分散的超声功率为350w、超声频率为30khz，加入15gγ-巯丙基三乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌20min，然后升温至65℃以转速为300r/min搅拌60min，加入氯化锌在温度为38℃以转速为300r/min搅拌3.5h，所述氯化锌与二氧化硅的摩尔比为2：1，经6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为95℃烘干24h，即得改性二氧化硅。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为聚3-丙烯酰氯基丙基三甲基氯化铵。上述耐磨运动服装的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量份称取各原料：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份；将上述各原料以转速为300r/min搅拌20min混合均匀，得到耐磨涂料；(2)将耐磨涂料采用涂刷方式均匀的涂抹在涤纶坯布(采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d)上，所述耐磨涂料在涤纶坯布上的涂抹量为10g/m2，于温度为30℃晾干48h，即可得到上层为耐磨涂料、下层为基布的耐磨面料；所述基布的材质为涤纶坯布，采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d；(3)将耐磨面料按常规运动服装制备工艺加工缝制即得耐磨运动服装。实施例5耐磨运动服装，包括基布层和耐磨涂料。所述耐磨涂料由下述以重量份计的原料制备而成：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份。所述改性二氧化硅由下述方法制备：将10g二氧化硅加入120g体积分数为70％乙醇水溶液中，用质量分数为20％的氨水调节ph至10，然后超声分散30min，所述超声分散的超声功率为350w、超声频率为30khz，加入15gγ-巯丙基三乙氧基硅烷以转速为300r/min搅拌20min，然后升温至65℃以转速为300r/min搅拌60min，加入氯化锌在温度为38℃以转速为300r/min搅拌3.5h，所述氯化锌与二氧化硅的摩尔比为2：1，经6000r/min离心分离30min，弃上清液将沉淀在温度为95℃烘干24h，即得改性二氧化硅。所述乳化分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚。所述季铵盐类添加剂为聚3-丙烯酰氯基丙基三甲基氯化铵、双亲性o-羟乙基壳聚糖十二烷基氯化铵按质量比为1：2的混合物。上述耐磨运动服装的制备工艺，包括以下步骤：(1)按重量份称取各原料：水性聚氨酯乳液65份、水性丙烯酸乳液25份、改性二氧化硅5份、乳化分散剂1份、季铵盐类添加剂1.5份、去离子水30份；将上述各原料以转速为300r/min搅拌20min混合均匀，得到耐磨涂料；(2)将耐磨涂料采用涂刷方式均匀的涂抹在涤纶坯布(采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d)上，所述耐磨涂料在涤纶坯布上的涂抹量为10g/m2，于温度为30℃晾干48h，即可得到上层为耐磨涂料、下层为基布的耐磨面料；所述基布的材质为涤纶坯布，采用长兴腾鑫纺织有限公司提供的克重为65g/m2的涤纶坯布，成分为100％涤纶，纱支75d*150d；(3)将耐磨面料按常规运动服装制备工艺加工缝制即得耐磨运动服装。测试例1将实施例1-5制备的耐磨面料进行耐磨性能测试。根据ceneniso5981-2007标准进行耐磨性测试。具体结果见表1。表1：耐磨性能测试结果表耐磨性实施例1951实施例21106实施例31017实施例41044实施例51239测试例2将实施例1-5制备的耐磨面料进行抗菌性能测试。采用国家标准gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》进行抗菌性定量测试，采用耐洗色牢度试验机洗涤方法，测试水洗30次后的耐磨面料抗菌性能，以白色念珠菌(atcc10231)为试验菌种。具体结果见表2。表2：抗菌性能测试结果表抗菌率，％实施例192.8实施例296.3实施例394.1实施例495.4实施例598.9测试例3将实施例2、4、5制备的耐磨涂料进行涂层粘附强度测试。采用中国行业标准fz/t01010-91涂层织物涂层粘附强度测定方法进行测试。具体测试结果见表3。表3：粘附强度结果表本发明技术方案提供的耐磨运动服装，采用的耐磨面料经涂层处理之后，涂层性能稳定，不仅基布层具有优异的耐磨性能，面料的抗菌性能也得到更好的提升，非常适合作为对弹性和耐磨性能有一定要求的轻质户外产品，满足人们工作和生活的相关需求。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。当前第1页12