一种高强耐污涂层镀膜液及其制备方法和应用与流程

本发明属于功能涂层防护领域，具体涉及一种高强耐污涂层镀膜液及其制备方法和应用。

背景技术：

在日常生活中，耐污、抗刮擦等性能往往是涂层类材料所需的基本性能。以建筑为例，房屋墙面（包括内墙和外墙）伴随着使用时间的延长，往往会吸附大量的环境颗粒物（包括水性或油性），引起严重的表面污染。尤其是白色或浅色墙面，当被沾污后污渍很难去除，从而影响房屋的美观性。同时，由于墙面等多采用强度较低的乳胶漆、罩面漆等复合材料，经过机械力作用后表面极易出现磨损或者损伤，影响了其使用效果。在汽车玻璃或玻璃幕墙等应用领域，在与外界环境接触后，玻璃表面往往会堆积大量的污渍和灰尘，从而影响其美观和透光性。尤其是高层楼房的玻璃幕墙，沾污后清理难度和成本较高，一般需要考虑如何通过简单方式实现清理。此外，在金属制品等应用领域，其表面的污染物如果长时间积累，往往会引起表层发生明显的化学或物理作用，造成不可修复的损伤，因此也希望通过合适涂层的镀制，降低后期维护或保养成本。开发新型高效、环保、高强、耐污性涂层具有重要的应用价值。

磷酸盐材料（磷酸锌、磷酸铝、磷酸钠等）固化后往往呈现较高的机械强度、优异的防护性能和较高的附着力，是当前涂层领域研究的热点体系之一，已广泛应用于航天、航海以及汽车等工业领域。然而，现有磷酸盐涂层材料仍存在诸多不足，如固化温度高、耐污性差、表面易存在缺陷等。为了提升磷酸盐的使用稳定性，往往采用硅溶胶、金属氧化物、硅酸盐、硼酸盐等进行复合，但这类材料往往存在固化温度降低不明显、耐污性改善不明显等问题，影响了其使用效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中磷酸盐的使用稳定性差、镀膜液固化过程难以控制等问题，而提出一种高强耐污涂层镀膜液及其制备方法和应用，本发明从磷酸盐材料的液相化学出发，引入具有稳定磷酸盐金属离子的稳定剂，提升磷酸盐镀膜液的长期稳定性，同时降低固化温度、提升固化膜的稳定性和抗污性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强耐污涂层镀膜液，以重量份数计，由以下组分构成：磷酸盐类粘结剂20.00~40.00份，稳定剂0.01~5.00份，修饰剂0.01~5.00份，溶剂50~80份；

所述稳定剂为液态甲基四氢苯酐、液态甲基六氢苯酐和液态四氢苯酐中的一种或多种。

如上所述的高强耐污涂层镀膜液，优选地，所述修饰剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或多种。

如上所述的高强耐污涂层镀膜液，优选地，所述磷酸盐类粘结剂为磷酸氢二钠、磷酸三钠、磷酸铝、磷酸锌和焦磷酸钠中的一种或多种；

如上所述的高强耐污涂层镀膜液，优选地，所述溶剂为体积比为8~15:1的水和乙醇的混合溶剂。

如上所述的高强耐污涂层镀膜液，优选地，所述溶剂为体积比为8~15:1的水和异丙醇的混合溶剂。

如上所述的高强耐污涂层镀膜液的制备方法，其特征在于：室温下，按所述重量配比将所述溶剂、磷酸盐类粘结剂、稳定剂和修饰剂混合后，经过室温条件下0.5~2h的搅拌处理，即得。

如上所述的高强耐污涂层镀膜液的应用，用于金属、玻璃、板材或墙漆表面的耐污防护涂层的制备。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1)本发明从磷酸盐材料的液相化学出发，引入具有稳定磷酸盐金属离子的苯酐类稳定剂，提高了涂层的抗水侵蚀和耐污性能，提升磷酸盐镀膜液的长期稳定性，同时降低固化温度、提升固化膜的稳定性和抗污性。同时，借助修饰剂材料调制成膜质量，辅助形成致密高强度涂层，进而实现涂层耐擦洗等性能的提升；

2)本发明高强耐污涂层镀膜液制备工艺简单，价格低廉、原料环保无污染等优势，同时所制备的镀膜液稳定性好，不易产生沉淀，可长时间储存；

3)本发明的高强耐污涂层镀膜液涂覆干燥后可呈现出高强、耐擦洗、耐沾污等性能，可广泛应用于金属、玻璃、板材、墙漆等材料表面的耐污与防护，使用范围广泛，有望应用于建筑墙面、表面防护、汽车建筑玻璃、电子产品的外层防护等领域。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的高强耐污涂层镀膜液的照片；

图2为本发明实施例1制备的高强耐污涂层镀膜液放置一月后的照片；

图3为本发明实施例1中在铝板上制备的涂层照片；

图4为本发明实施例1中在铝板上制备的涂层经6h铅笔划过后的照片（黑色方框处为6h铅笔划过的地方）；

图5为本发明实施例1制备的涂层用油性笔、水性笔、水彩笔、蜡笔涂污后的照片；

图6为本发明实施例3被涂污后的涂层用水擦洗后的照片；

图7为普通铝板被油性笔、水性笔、水彩笔、蜡笔涂污后的照片；

图8为被涂污后的普通铝板用水擦洗后的照片。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于此，本发明从磷酸盐材料的液相化学出发，引入具有稳定磷酸盐金属离子的稳定剂，提升磷酸盐镀膜液的长期稳定性，同时降低固化温度、提升固化膜的稳定性和抗污性。同时，借助修饰剂材料改变材料的表面能进而提高成膜质量，辅助形成致密高强度涂层，进而实现涂层强度耐污等性能的提升。

本发明的实施例提供一种高强耐污涂层镀膜液及其制备方法，一种高强耐污涂层镀膜液，以重量份数计，由以下组分构成：磷酸盐类粘结剂20.00~40.00份，稳定剂0.01~5.00份，修饰剂0.01~5.00份，溶剂50~80份；

所述稳定剂为液态甲基四氢苯酐、液态甲基六氢苯酐和液态四氢苯酐中的一种或多种。

本发明通过使用磷酸盐粘结剂、新型稳定剂和修饰剂材料，大幅度提高镀膜液的稳定性和耐污性能。其中，磷酸盐粘结剂的作用主要为在涂层镀膜液材料中作为成膜物质，不仅将涂层材料与基体牢牢粘附在一起，而且作为涂层材料的骨架将各种填充物相连结。而苯酐类稳定剂的作用主要为降低固化温度，同时提高膜层的耐水性能，其稳定机理主要是借助稳定剂对粘结剂中金属阳离子的交联稳定作用，从而提升涂层的稳定性和抗污性能。

本发明的具体实施例中，所述修饰剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或多种；修饰剂的作用主要用于改变材料的表面能进而改善涂层的成膜质量。

本发明的具体实施例中，所述磷酸盐类粘结剂为磷酸氢二钠、磷酸三钠、磷酸铝、磷酸锌和焦磷酸钠中的一种或多种；

本发明的具体实施例中，所述溶剂为体积比为8~15:1的水和乙醇的混合溶剂，或者，所述溶剂为体积比为8~15:1的水和异丙醇的混合溶剂；本发明选择上述配比的溶剂构成可以溶解各类原料，并且长期放置也不会产生沉淀，储存稳定性较好。

本发明的实施例还提供了所述高强耐污涂层镀膜液的制备方法，室温下，按所述重量配比将所述溶剂、磷酸盐类粘结剂、稳定剂和修饰剂混合后，经过室温条件下0.5~2h的搅拌处理，即得。

本发明的高强耐污涂层镀膜液可用于金属、玻璃、板材、墙漆等材料表面的耐污防护涂层的制备，镀膜液硬化后，在基底材料表面形成一层致密的高强耐污薄膜，能大大提高材料表面的抗污性能，适合推广。

实施例1

一种高强耐污涂层镀膜液，其通过以下方法制备得到：

将50g磷酸氢二钠加入100g混合溶剂（其中90g去离子水、10g乙醇）中，在室温下搅拌1h使其充分溶解，然后加入10g液体甲基四氢苯酐和5g十二烷基硫酸钠，在高速搅拌机下800r/min混合搅拌0.5h后备用，即可得到所需的高强耐污涂层镀膜液。

实施例2

一种高强耐污涂层镀膜液，其通过以下方法制备得到：

将60g磷酸氢二钠加入100g混合溶剂（其中90g去离子水、10g乙醇）中，在室温下搅拌1.5h使其充分溶解，然后加入3g液体四氢苯酐和0.6g聚氧乙烯脂肪醇醚，在高速搅拌机下1000r/min混合搅拌0.5h后备用，即可得到所需的高强耐污涂层镀膜液。

实施例3

一种高强耐污涂层镀膜液，其通过以下方法制备得到：

将50g磷酸三钠加入加入110g混合溶剂（其中100g去离子水、10g异丙醇）中，在室温下搅拌2h使其充分溶解，然后加入2g液体甲基六氢苯酐和0.6g磷酸酯，在高速搅拌机下800r/min混合搅拌2h后备用，即可得到所需的高强耐污涂层镀膜液。

对比例1

以硅溶胶作为稳定剂的镀层镀膜液的制备，它包括以下步骤：

将50g磷酸氢二钠加入100g混合溶剂（其中90g去离子水、10g乙醇）中，在室温下搅拌1h使其充分溶解，然后加入10g硅溶胶和5g十二烷基硫酸钠，在高速搅拌机下800r/min混合搅拌0.5h后备用，即可得到以硅溶胶作为稳定剂涂层镀膜液。

对比例2

不加稳定剂的涂层镀膜液材料的制备，它包括以下步骤：

将50g磷酸氢二钠加入100g混合溶剂（其中90g去离子水、10g乙醇）中，在室温下搅拌1h使其充分溶解，然后加入5g十二烷基硫酸钠，在高速搅拌机下800r/min混合搅拌0.5h后备用，即可得到不加稳定剂的涂层镀膜液。

采用实施例1至3以及对比例1和2所制备的镀膜液进行涂膜，涂膜时，采用刮膜器制膜，膜层厚度固定为500μm，取适量镀膜液于铝板上，然后用刮膜器刮成一层透明的薄膜，经实验发现实施例1至3所述镀膜液在铝板表面形成的膜层在80℃可以固化得到透明的高强耐污薄膜涂层，而对比例1的镀膜液形成的膜层升温至150℃才能固化，即对比例1的固化温度为150℃，对比例2的镀膜液形成的膜层升温至200℃才能固化，即对比例2的固化温度为200℃，实验结果表明，与不加稳定剂和加入普通稳定剂的镀膜液相比，实施例1至3使用苯酐类稳定剂，能显著降低涂层的固化温度。

本发明以实施例1所制备的镀膜液为样品，进一步测试了其硬度和耐污性。

图1为本发明实施例1制备的高强耐污涂层镀膜液照片，可以看到镀膜液状态均一透明，使其能应用于对透光性要求较高的材料上。图2为本发明实施例1制备的镀膜液放置一月后的照片，镀膜液中无沉淀产生，稳定性好。图3为本发明实施例1在铝板上制备的涂层照片。图4为本发明实施例1在铝板上制备的涂层经过6h铅笔在黑色方框处划过后的照片。与图3相比，涂层表面未出现明显划痕，证明所制备的涂层具有较高的硬度。

图5、图6为本发明实施例1制备的涂层用油性记号笔、水性记号笔、水彩笔、蜡笔涂污后用水轻轻擦洗前后的照片，可以看到所有的污渍用水均能擦去，且能够重复擦洗，说明该涂层具有良好的抗污性能。作为对比，图7、图8为普通铝板（即未涂覆涂层的铝板）用油性记号笔、水性记号笔、水彩笔、蜡笔涂污后用水擦洗前后的照片，可以看到，只有水性记号笔和水彩笔留下的污渍可以用水擦去，油性记号笔和蜡笔留下的污渍均不能擦去，说明普通铝板的耐污性能较差，且本发明制备的涂层材料能明显改善铝板表面的抗污性能。

同时，本发明将对比例1和对比例2中的镀膜液制成涂层并进行同样的耐污实验，实验结果显示需要更大的力和更长擦洗时间，污渍才能够被擦去，与实施例1相比，耐污性能较差。

本发明从磷酸盐材料的液相化学出发，引入具有稳定磷酸盐金属离子的苯酐类稳定剂，显著降低了固化温度，提升了磷酸盐镀膜液的长期稳定性，同时提高了涂层的抗水侵蚀和耐污性能，抗污性能较佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。