自清洁光固化防雾涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种自清洁光固化防雾涂料，由以下质量份的原料组成：3?8质量份改性石墨烯纳米微粒，20?80质量份亲水性光敏树脂，5?20质量份光引发剂，15?40质量份稀释剂，1?3质量份固化促进剂。本发明还提供了该自清洁光固化防雾涂料的制备方法。与相关技术相比，本发明有益效果在于，在石墨烯表面进行亲水改性，赋予石墨烯良好的亲水和分散性，与亲水光敏树脂相容性良好，大大提高涂层的强度和耐磨性能；阳离子有机单体改性亲水树脂，可有效抑制涂层表面细菌的滋生，具有很好的自清洁性；固化后形成交联网络，附着力、硬度、耐摩擦性、耐水性等机械性能提升，可持久防雾；低温烘烤，可适用于各种基材。
【专利说明】自清洁光固化防雾涂料及其制备方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种自清洁光固化防雾涂料及其制备方法。 【【背景技术】】
[0002] 现有防雾涂料通过引入亲水性官能团使涂层具有亲水性，雾滴在涂层表面的接触 低，铺展成均匀水膜，防止光散射，以达到防雾的目的。公开号为CN104725640A的专利中公 开了一种亲水改性硅溶胶及其在制备亲水防雾耐磨涂料中的应用，将PEG改性的硅烷偶联 剂和正硅酸乙酯水解制备亲水改性硅溶胶，将此硅溶胶添加到防雾涂料中，制备的防雾涂 料具有很好的耐磨性及附着力，但硅溶胶与聚乙二醇相容性差，造成涂层透光率低等问题； 公开号为CN105038430A的的专利中公开了一种超亲水防雾涂料，由改性丙烯酸乳液、纳米 二氧化硅、钛白粉及表面活性剂组成，加入纳米二氧化硅显著提升涂层对基材附着力和涂 层强度，提高持久防雾效果，但表面活性剂长链疏水基易聚集，与亲水成分产生相分离，吸 潮后表面形成彩膜，影响光学特性，且钛白粉的引入会影响涂层的透明度；公开号为 CN102850924A的中公开了一种防雾性持久的防雾涂料，由改性亲水性树脂、封闭性异氰酸 酯固化剂及改性表面活性剂调配而成，封闭性异氰酸酯固化剂必须在120°C以上解封热固 化，对透明基材的耐温要求高，应用受到限制。现有技术的不足在于，现有体系很难兼顾附 着力、表面硬度、耐磨性、耐水性及持久防雾性等综合性能，以牺牲某些性能来提高另一部 分性能。
[0003] 因此，实有必要提供一种新的自清洁光固化防雾涂料及其制备方法解决上述技术 问题。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明需要解决的技术问题是提供一种自清洁性能好，可持续防雾的自清洁光固 化防雾涂料及其制备方法。
[0005] -种自清洁光固化防雾涂料，由以下质量份的原料组成：
[0006] 3-8质量份改性石墨烯纳米微粒，
[0007] 20-80质量份亲水性光敏树脂，
[0008] 5-20质量份光引发剂，
[0009] 15-40质量份稀释剂，
[00?0] 1-3质量份固化促进剂。
[0011] 优选的，所述光引发剂为二苯甲酮、安息香乙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、 1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6_三甲基苯甲酰二苯基氧化膦中的一种或几种。
[0012] 优选的，所述稀释剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一缩二 乙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚中的一种或几种。
[0013] 优选的，所述固化促进剂为酸或酸的盐，如硫酸、盐酸、氯磺酸、对苯二甲酸、氢溴 酸、高氯酸等酸类或酸的铵盐中的一种或几种。
[0014] 本发明还提供了上述自清洁光固化防雾涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0015] 步骤一、制备改性石墨烯纳米微粒
[0016] 1)将40-80质量份烯丙基缩水甘油醚、5-12质量份石墨烯、20-50质量份稀释剂、1-3质量份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在80-130°C下搅拌18小时，得到烯 丙基接枝改性石墨烯；
[0017] 2)将15-30质量份烯丙基接枝改性石墨烯、50-90份亲水单体、35-60质量份稀释剂 加入反应容器中，在温度为50-80 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒；
[0018] 步骤二、制备亲水性光敏树脂
[0019] 1)将20-60质量份丙烯酸酯类单体、10-40质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及10-50质量份含氮原子的乙烯基单体缓慢滴加20-60质量份到稀释剂中，在90°C条件下，将0.5-5质量份引发剂加入前述混合溶液中，滴加时间为6-8h，完成后保温2-3h得到亲水性光敏树 脂；
[0020] 需要说明的是，步骤一和步骤二无先后顺序限制，具体为先制备改性石墨烯纳米 微粒还是亲水性光敏树脂都是可以的。
[0021 ]步骤三、自清洁光固化防雾涂料的制备
[0022]取步骤一中制得的3-8质量份改性石墨稀纳米微粒，
[0023]取步骤二中制得的20-80质量份亲水性光敏树脂，以及5-20质量份光引发剂，15-40质量份稀释剂，1-3质量份固化促进剂混合均匀形成自清洁光固化防雾涂料。
[0024]优选的，步骤一中的亲水单体包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙 烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。
[0025] 优选的，步骤一中的稀释剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、 一缩二乙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚中的一种或几种。
[0026]优选的，步骤二中的丙烯酸酯类单体包括2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯 酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯的一种或几种。
[0027]优选的，步骤二中的含氮原子的乙烯基单体包括（甲基）丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰 胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N，N-二 甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺中的一种或几种。
[0028] 优选的，步骤二中的稀释剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、 一缩二乙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚中的一种或几种;所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧 化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯 甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、偶氮二异丁氰、偶氮二 异庚氰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的一种。
[0029]与相关技术相比，本发明有益效果在于，在石墨烯表面进行亲水改性，赋予石墨烯 良好的亲水和分散性，与亲水光敏树脂相容性良好，大大提高涂层的强度和耐磨性能；阳离 子有机单体改性亲水树脂，可有效抑制涂层表面细菌的滋生，具有很好的自清洁性;固化后 形成交联网络，附着力、硬度、耐摩擦性、耐水性等机械性能提升，可持久防雾;低温烘烤，可 适用于各种基材。 【【具体实施方式】】
[0030] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0031] 实施例1
[0032] I、改性石墨烯纳米微粒的制备：
[0033] (1)将50质量份烯丙基缩水甘油醚、6质量份石墨烯、43质量份乙二醇乙醚、1质量 份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在100°C下搅拌18小时，得到烯丙基接枝 改性石墨烯；
[0034] (2)将18质量份烯丙基接枝改性石墨烯、42质量份丙烯酸酯、40质量份乙二醇乙醚 加入反应容器中，在温度为55 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒。
[0035] Π 、亲水性光敏树脂的制备：
[0036]将25质量份2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、25质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及15 质量份N，N-二甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺缓慢滴加32质量份到乙二醇乙醚中，在90°C条件 下，将3质量份偶氮二异丁氰加入前述混合溶液中，滴加时间为6h，完成后保温2.5h得到亲 水性光敏树脂；
[0037] m、将50质量份步骤Π 制备的亲水性光敏树脂及25质量份乙二醇甲醚加入容器 中，在搅拌下依次加入5质量份步骤I制备的改性石墨烯纳米微粒、18质量份二苯甲酮、2质 量份对苯二甲酸，每加入一种原料均在搅拌均匀后，再加入另一种原料。搅拌时间不少于 30min，得到自清洁光固化防雾涂料。将制备完成的自清洁光固化防雾涂料涂覆在透明基材 表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能测试结果见表1
[0038] 实施例2
[0039] I、改性石墨烯纳米微粒的制备：
[0040] (1)将45质量份烯丙基缩水甘油醚、8质量份石墨烯、45质量份一缩二乙二醇甲醚、 2质量份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在90°C下搅拌18小时，得到烯丙基 接枝改性石墨烯；
[0041 ] (2)将20质量份烯丙基接枝改性石墨烯、60质量份甲基丙烯酸羟乙酯、20质量份一 缩二乙二醇甲醚加入反应容器中，在温度为60 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒。 [0042] Π 、亲水性光敏树脂的制备：
[0043]将30质量份甲基丙烯酸羟丁酯、15质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及21质量份N， N-二甲基丙烯酰胺缓慢滴加30质量份一缩二乙二醇乙醚中，在90°C条件下，将4质量份过氧 化二碳酸二环己酯加入前述混合溶液中，滴加时间为7h，完成后保温2h得到亲水性光敏树 脂；
[0044] m、将60质量份步骤Π 制备的亲水性光敏树脂及20质量份丙二醇乙醚加入容器 中，在搅拌下依次加入4质量份步骤I制备的改性石墨烯纳米微粒、13质量份1-羟基环己基 苯基甲酮、3质量份氯磺酸，每加入一种原料均在搅拌均匀后，再加入另一种原料。搅拌时间 不少于30min，得到自清洁光固化防雾涂料。将制备完成的自清洁光固化防雾涂料涂覆在透 明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能测试结果见表1
[0045] 实施例3
[0046] I、改性石墨烯纳米微粒的制备：
[0047] (1)将55质量份烯丙基缩水甘油醚、10质量份石墨烯、33质量份一缩二乙二醇乙 醚、2质量份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在110°C下搅拌18小时，得到烯 丙基接枝改性石墨烯；
[0048] (2)将16质量份烯丙基接枝改性石墨烯、50质量份丙烯酸羟乙酯、34质量份一缩二 乙二醇乙醚加入反应容器中，在温度为70 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒。
[0049] Π 、亲水性光敏树脂的制备：
[0050] 将31质量份丙烯酸羟乙酯、15质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及15质量份N，N_二 乙基丙烯酰胺缓慢滴加35质量份丙二醇甲醚中，在90°C条件下，将4质量份过氧化二苯甲酰 加入前述混合溶液中，滴加时间为7.5h，完成后保温2.5h得到亲水性光敏树脂；
[0051 ] m、将52质量份步骤Π 制备的亲水性光敏树脂及25质量份丙二醇甲醚加入容器 中，在搅拌下依次加入6质量份步骤I制备的改性石墨烯纳米微粒、15质量份2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮、2质量份硫酸，每加入一种原料均在搅拌均匀后，再加入另一种原料。搅 拌时间不少于30min，得到自清洁光固化防雾涂料。将制备完成的自清洁光固化防雾涂料涂 覆在透明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能测试结果见表1
[0052] 实施例4
[0053] I、改性石墨烯纳米微粒的制备：
[0054] (1)将52质量份烯丙基缩水甘油醚、9质量份石墨烯、37质量份丙二醇乙醚、2质量 份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在115°C下搅拌18小时，得到烯丙基接枝 改性石墨烯；
[0055] (2)将20质量份烯丙基接枝改性石墨烯、44质量份丙烯酸、36质量份丙二醇乙醚加 入反应容器中，在温度为75 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒。
[0056] Π 、亲水性光敏树脂的制备：
[0057]将29质量份甲基丙烯酸羟丁酯、20质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及16质量份N-乙基丙烯酰胺缓慢滴加30质量份丙二醇甲醚中，在90°C条件下，将5质量份过氧化二碳酸二 异丙酯加入前述混合溶液中，滴加时间为8h，完成后保温3h得到亲水性光敏树脂；
[0058] m、将48质量份步骤Π 制备的亲水性光敏树脂及28质量份乙二醇乙醚加入容器 中，在搅拌下依次加入7质量份步骤I制备的改性石墨烯纳米微粒、16质量份2，4,6_三甲基 苯甲酰二苯基氧化膦、1质量份盐酸，每加入一种原料均在搅拌均匀后，再加入另一种原料。 搅拌时间不少于30min，得到自清洁光固化防雾涂料。将制备完成的自清洁光固化防雾涂料 涂覆在透明基材表面，在紫外光照射下固化成膜。涂膜性能测试结果见表1。
[0059]表1自清洁光固化防雾涂料涂膜性能测试结果
[0060]
[0061] 与相关技术相比，本发明有益效果在于，在石墨烯表面进行亲水改性，赋予石墨烯 良好的亲水和分散性，与亲水光敏树脂相容性良好，大大提高涂层的强度和耐磨性能；阳离 子有机单体改性亲水树脂，可有效抑制涂层表面细菌的滋生，具有很好的自清洁性;固化后 形成交联网络，附着力、硬度、耐摩擦性、耐水性等机械性能提升，可持久防雾;低温烘烤，可 适用于各种基材。
[0062] 以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范 围。
【主权项】
1. 一种自清洁光固化防雾涂料，其特征在于，由以下质量份的原料组成： 3-8质量份改性石墨稀纳米微粒， 20-80质量份亲水性光敏树脂， 5-20质量份光引发剂， 15-40质量份稀释剂， 1-3质量份固化促进剂。2. 根据权利要求1所述的自清洁光固化防雾涂料，其特征在于，所述光引发剂为二苯甲 酮、安息香乙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6_三甲基苯 甲酰二苯基氧化膦中的一种或几种。3. 根据权利要求1所述的自清洁光固化防雾涂料，其特征在于，所述稀释剂为乙二醇甲 醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一缩二乙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚中的一种 或几种。4. 根据权利要求1所述的自清洁光固化防雾涂料，其特征在于，所述固化促进剂为酸或 酸的盐，如硫酸、盐酸、氯磺酸、对苯二甲酸、氢溴酸、高氯酸等酸类或酸的铵盐中的一种或 几种。5. -种如权利要求1-4任一项所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一、制备改性石墨稀纳米微粒 1) 将40-80质量份烯丙基缩水甘油醚、5-12质量份石墨烯、20-50质量份稀释剂、1-3质 量份对苯酚阻聚剂加入反应容器中，超声分散30min，在80-130°C下搅拌18小时，得到烯丙 基接枝改性石墨稀； 2) 将15-30质量份烯丙基接枝改性石墨烯、50-90份亲水单体、35-60质量份稀释剂加入 反应容器中，在温度为50-80 °C下搅拌24h，得到改性石墨烯纳米微粒； 步骤二、制备亲水性光敏树脂 1)将20-60质量份丙烯酸酯类单体、10-40质量份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯及10-50质 量份含氮原子的乙烯基单体缓慢滴加20-60质量份到稀释剂中，在90°C条件下，将0.5-5质 量份引发剂加入前述混合溶液中，滴加时间为6_8h，完成后保温2-3h得到亲水性光敏树脂； 步骤三、自清洁光固化防雾涂料的制备 取步骤一中制得的3-8质量份改性石墨稀纳米微粒， 取步骤二中制得的20-80质量份亲水性光敏树脂，以及5-20质量份光引发剂，15-40质 量份稀释剂，1-3质量份固化促进剂混合均匀形成自清洁光固化防雾涂料。6. 根据权利要求5所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中的 亲水单体包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯中的 一种或几种。7. 根据权利要求5所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，步骤一中的 稀释剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一缩二乙二醇甲醚、一缩二乙 二醇乙醚中的一种或几种。8. 根据权利要求5所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，步骤二中的 丙烯酸酯类单体包括2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯 酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯的一种或几种。9. 根据权利要求5所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，步骤二中的 含氮原子的乙烯基单体包括（甲基)丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙 基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基氨乙基（甲基)丙烯酰胺、 N，N-二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺中的一种或几种。10. 根据权利要求5所述的自清洁光固化防雾涂料的制备方法，步骤二中的稀释剂为乙 二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、一缩二乙二醇甲醚、一缩二乙二醇乙醚中 的一种或几种;所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧 化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过 氧化甲乙酮、过氧化环己酮、偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化 二碳酸二环己酯中的一种。
【文档编号】C08F220/34GK106010053SQ201610351179
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】樊孝红, 董其宝
【申请人】湖南晟通纳米新材料有限公司