抗污耐磨涂料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种抗污耐磨涂料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的发展，日常环境中充满了越来越多的污染源，例如，灰尘，油污等。因此，人们不仅仅只通过外观颜色对涂料进行选择，对于涂料自身的抗污性能够也提出了严格的要求。
[0003]现有的抗污耐磨涂料多是在涂料固化形成的漆膜表面添加有机氟成分，有机氟成分并未作为反应物交联于涂料固化生成的漆膜中，因此涂料固化性的成漆膜内部结构致密性和硬度均较差，依旧容易有污物渗入其中，抗污性能并不明显，并且对该漆膜反复擦洗去污后，漆膜容易磨损，从而导致抗污性进一步减弱。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种抗污耐磨涂料及其制备方法和应用，用来克服现有技术中抗污耐磨涂料硬度不够造的抗污性能不明显的缺陷。
[0005]本发明提供一种抗污耐磨涂料，按照重量份包括如下组分:改性聚酯树脂60?70份，羟基改性硅氧烷0.4?0.6份，二氧化钛0.7?0.9份，石墨烯0.8?1.2份，固化剂
6.0?8.0份，流平剂0.3?0.5份，分散剂0.2?0.4份，消泡剂0.2?0.4份，颜料2.8?
4.5份，环氧磷酸酯1.5?2.6份，环已酮7.0?8.0份，丙二醇甲醚醋酸酯8.0?9.0份，乙二醇单丁醚3.5?4.5份，正丁醇4.5?5.5份，增溶剂5.5?7.5份。
[0006]优选的方案，按照重量份包括如下组分:改性聚酯树脂65份，羟基改性硅氧烷0.5份，二氧化钛0.8份，石墨烯1.0份，固化剂7.0份，流平剂0.4份，分散剂0.3份，消泡剂
0.3份，颜料3.5份，环氧磷酸酯2.0份，环已酮7.5份，丙二醇甲醚醋酸酯8.5份，乙二醇单丁醚4.0份，正丁醇5.0份，增溶剂6.5份。
[0007]优选的方案，所述改性聚酯树脂为硅醇改性醇酸树脂；所述羟基改性硅氧烷为羟基改性聚二甲基硅氧烷；所述增溶剂选自异氟尔酮和1，3_ 二甲基-咪啉酮中的至少一种；固化剂为二氨基环己烧、二乙烯三胺、乙二胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、间苯二胺、间苯二甲胺和邻氯苯二胺中的一种或多种；流平剂为丙烯酸树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种；分散剂为聚乙烯蜡、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或多种；消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。其中，固化剂可以选自二氨基环己烷、二乙烯三胺、乙二胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、间苯二胺、间苯二甲胺和邻氯苯二胺中的一种或多种；流平剂选自丙烯酸树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种；分散剂选自聚乙烯蜡、聚乙二醇200和聚乙二醇400中的一种或多种；消泡剂选自乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。本发明中改性聚酯树脂与羟基改性硅氧烷的结合能够极大的增强涂料的硬度以及对被涂覆基材的附着率，从而增强了涂料的抗污性能，本发明的抗污耐磨涂料尤其对于油污类粘性物质抗污效果明显，能够广泛使用在家庭厨具、工厂机器等的表面。由本发明上述成分组成的抗污耐磨涂料成分简单、体系稳定、使用方便，其洛氏硬度可达3H以上，具有良好的抗污性能，并且其所形成的涂层也不易从基材上脱落。所述改性聚酯树脂为硅醇改性醇酸树脂。本发明中使用的改性聚酯树脂是聚酯树脂经二氧化硅改性而成，因此能够显著增强涂料的硬度，本发明对于原料聚酯树脂不做限制。所述羟基改性硅氧烷为羟基改性聚二甲基硅氧烷。具体的，羟基改性硅氧烷是将α-(2_甲基-2-丙烯酰基)-w_甲氧基-聚乙二醇接枝至聚二甲基硅氧烷而成。本发明中的羟基改性硅氧烷有助于增强涂料的致密性，因此能够有效避免外界油污等污物嵌入涂料中所述增溶剂选自异氟尔酮和1，3_ 二甲基-咪啉酮中的至少一种。当增溶剂为异氟尔酮和1，3_ 二甲基-咪啉酮的混合物时，本发明对两者之间的比例不做具体限制。本发明中添加的石墨烯可提供涂料表面的耐磨性。
[0008]上述的抗污耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤:
常温(15?30°C )下，在搅拌下向所述改性聚酯树脂中加入所述羟基改性硅氧烷、颜料、二氧化钛、石墨烯、增溶剂、流平剂、固化剂、消泡剂、分散剂、环氧磷酸酯、环已酮、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、正丁醇，搅拌均匀，制得所述抗污耐磨涂料。在上述制备方法中，制备温度为室温(15?30°C)，制备条件简单易行，无需大型设备辅助，可操作性高，不仅有利于形成稳定的抗污耐磨涂料，此外还有利于提高抗污耐磨涂料的脱离抗性。本发明通过限定特殊的添加的顺序，进一步巩固了抗污耐磨涂料的硬度。当制成的抗污耐磨涂料暂不使用时，可以将其直接密封保存。
[0009]优选的方案，控制所述搅拌的转速为2000?2500r/min，搅拌时间为10?20min。为了提高组分间的乳化效果，可以将搅拌转速控制在2000?2500r/min。本发明中各组分间具有明显的互溶性，因此只需搅拌为10?20min，各组分便能混合均匀制得本发明的抗污耐磨涂料。
[0010]上述的抗污耐磨涂料的涂覆方法，其特征在于，包括如下顺序进行的步骤:
1)过滤抗污耐磨涂料，获得100?200目的抗污耐磨涂料；
2)将步骤1)获得的抗污耐磨涂料涂覆至基材表面，控制涂覆速率为5?15m/min；
3)对涂覆后的基材在216?232°C加热固化70?100s，冷却至室温。
[0011]为了增强抗污耐磨涂料与基材的附着性，在涂覆之前可以选用目数为100?200目的滤网对抗污耐磨涂料进行过滤操作，将涂料控制在该目数范内，能够有效的增加涂料与基材的接触面积使涂覆后的涂料不易从基材上脱落。过滤后，可以采用辊涂机将100?200目的抗污耐磨涂料涂覆至基材表面，经发明人大量研究表明，将涂覆速率控制在5?15m/min，能够保证涂料与基材接触的均匀程度最大化，从而满足涂覆基材的抗污效果。值得注意的是，在涂覆之前还可以对基材进行预处理，具体地，可以将质量浓度为5?10%碳酸钠和氢氧化钠为主要成分的清洗剂水溶液加热至80°C对基材进行清洗，清洗后将基材烘干并采用钝化剂使基材表面钝化，该钝化处理能够在基材表面形成氧化膜，从而使基材稳定性增强，抗腐蚀性提高，钝化剂为质量分数为20?40%的三价铬溶液，一般三价铬为硫酸铬，除此之外，钝化剂还包括二元羧酸，水溶性硅化物和润湿剂。将涂覆后的基材加热固化后，可以在基材的表面敷上一层防刮保护膜，再将基材在分条切片机上分切至需要的尺寸即可。本发明提供的涂覆方法能够进一步提高抗污耐磨涂料所形成的涂层与基材脱离的抗性，有利于抗污耐磨涂料与基材的高度贴合，从而使基材具有长效的抗污性能，即使经过长期的摩擦，抗污耐磨涂料所形成的涂层仍旧能够均匀分布在基材的表面，不会发生脱落，长期保护基材的抗污性能，延长涂覆后基材的使用寿命。
[0012]优选的方案，控制所述基材表面上抗污耐磨涂料的涂覆厚度为10?35 μπι。将厚度控制在该范围内便可以保证涂料与基材的附着性，如果需要提高厚度，可以采用涂覆固化反复进行的处理方法，例如目标涂覆厚度为40 μ m，可以分3次进行涂覆处理，先涂覆15 μ m，第一次加热固化后再涂覆15 μ m，第二次加热固化后再涂覆10 μ m，再进行第三次加热