本发明公开了一种玻璃表面专用防尘涂料，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
城市里漂亮的建筑外墙、明亮多彩的玻璃窗、耀眼闪烁的霓虹灯、公路上的交通道路指示牌和警示牌、巨幅广告牌以及环保无污染的太阳能电池板等长时间在露天使用，无法保持自身洁净，从而大大影响整体的美感以及清晰度，并降低其使用性能；同时，清洗这些物体还需大量的人力物力，目前主要采用涂覆防尘涂料解决这一问题。普通玻璃是由结构网络所构成，每个阳离子被数目相当于其配位数的氧离子所围绕。由于玻璃中多数阳离子很小，具有高的场强，它们对附近的离子施加一定的作用力。在玻璃内部这些力可以认为是平衡的，但在表面上则不然，其中每个阳离子所围绕的氧离子数目得不到满足，结果形成了表面张力，摩擦力及表面吸湿性等性能，并赋予玻璃表面较大的活泼性。在碱硅酸盐整体玻璃网络结构的碱离子通道模型的基础上，提出了玻璃表面二维结构模型，在此表面结构模型中，网络调整物的碱离子通道中，一部分碱离子为水气中氢离子所取代，氧和氢键合，形成si－oh基团。由于si－oh基团的形成，表面通道由氢键连接，但氢键比较弱，因而使表面区域的键能降低，容易形成表面缺陷，同时此通道有利于表面离子相互扩散，表面这些缺陷也可能构成griffith裂纹。玻璃表面专用防尘涂料是一种特种涂料，其特点是涂料成膜后，涂层表面不易被其他粘性物质所粘附或粘附后易被除去。大部分玻璃表面专用防尘涂料都以降低表面能为研究方向，如采用低表面能物质如含氟树脂作为涂料成膜物质，或者构建仿荷叶结构的微纳米表面。低表面能的涂层由于水在其表面接触角较大，易形成水珠从表面滑落，从而达到带走粘附在表面的污垢的效果。使用含氟聚合物制备出防污降噪功能的涂料；以有机硅丙烯酸树脂为原料，研制出建筑防尘涂料。但是，这些产品仍具有一定的亲油性，容易吸附空气中的氮氧化物、硫氧化物等有机物；而仿荷叶结构的防尘涂料存在施工难度高、成本高的劣势。
由于目前低表面能玻璃表面专用防尘涂料的技术仍有很多难题，因此一部分研究者另辟蹊径，通过制备亲水涂层来达到防尘效果。目前已有的研究中，大部分自清洁亲水涂料含有可进行光诱导催化反应的纳米粒子，如纳米tio2、纳米zno等，它们在光照条件下不仅能够催化分解涂膜表面的污渍，还能够使其表面更加亲水，便于清洗。但是这些纳米粒子与聚合物之间的作用力较弱，从而影响涂层的机械性能；同时由于纳米粒子周围存在着一些活性基团，会大大降低它们本身的光诱导效率。
而传统玻璃表面专用防尘涂料的防水性能和力学性能还无法进一步提高的问题。因此，如何改善传统玻璃表面专用防尘涂料防水性能和力学性能的缺点，以获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统玻璃表面专用防尘涂料防水性能和力学性能无法进一步提高的问题，提供了一种玻璃表面专用防尘涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种玻璃表面专用防尘涂料，是由以下重量份数的原料组成：
碱性酚醛树脂60～80份
有机硅树脂60～80份
固化剂8～10份
植物精油5～8份
缓凝剂5～8份
消泡剂5～8份
稀释剂20～30份
改性助剂20～30份
正硅酸乙酯6～8份
芒硝3～5份
异氰酸酯3～5份
所述玻璃表面专用防尘涂料的制备过程为：按原料组成称量各原料，将碱性酚醛树脂，有机硅树脂，固化剂，植物精油，缓凝剂，消泡剂，稀释剂，改性助剂，正硅酸乙酯，芒硝和异氰酸酯搅拌混合，即得玻璃表面专用防尘涂料。
所述碱性酚醛树脂的制备方法为：按重量份数计，将30～40份戊二醛溶液，10～20份氢氧化钠溶液，30～40份对苯二酚恒温搅拌反应，降温，加入戊二醛溶液体积0.2～0.3倍的乙烯脲恒温搅拌反应，降温，加入戊二醛溶液体积0.1～0.2倍的硅烷偶联剂kh-550恒温搅拌反应，降温，继续恒温搅拌反应，即得碱性酚醛树脂。
所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种。
所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。
所述植物精油为白菊精油，五味子精油或迷迭香精油中的任意一种。
所述缓凝剂为酒石酸钾，六偏磷酸钠或羟基盐酸中的任意一种。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油醚中的任意一种。
所述稀释剂为二甲苯，丙酮或新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种。
所述改性助剂的制备过程为：将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比1：1～2：1混合，并加入甲氧基聚乙二醇质量0.1～0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.07～0.10倍的二茂铁，搅拌混合，即得改性助剂。
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性助剂，芒硝，正硅酸乙酯和异氰酸酯，首先，改性助剂有效成分中分子结构为具有双亲性能的嵌段共聚物，该嵌段共聚物可自组装形成囊泡结构，在使用过程中，体系中的芒硝受热放出水分，水能够与体系中的正硅酸乙酯水解，生成纳米二氧化硅，同时，体系中的异氰酸酯与水反应，生成的二氧化碳，一方面，二氧化碳能够促使碱性酚醛树脂固化，使得体系的力学性能得到提升，另一方面，二氧化碳的产生可与该嵌段共聚物中的脒基团反应，而使脒基团带上正电荷，并能够吸引体系中生成的纳米二氧化硅，有效避免生成的二氧化硅晶须晶须增大，使得得到的二氧化硅维持在纳米级别，有效避免正硅酸乙酯水解过程中得到的二氧化硅发生团聚，使得生成的纳米二氧化硅能够良好的分散在体系中的，分散性能的提升，使得体系中的能够在体系中均匀受力，使得体系的力学性能得到提升，同时，由于囊泡带正电荷，由于同种电荷间相互排斥，使得体系中的纳米二氧化硅得到进一步的分散，使得纳米二氧化硅的分散性能得到进一步的提升，才可保证在受到外力作用的过程中，应力可快速分散，从而使得体系的力学性能得到进一步的提升；
（2）本发明通过添加碱性酚醛树脂和植物精油，植物精油成分占据了碱性酚醛树脂骨架中的部分活性基团的位置，降低了碱性酚醛树脂分子中共价键的振动强度，同时，可使碱性酚醛树脂中可与水形成亲水键的自由h基团减少，同时使膜的接触角和溶胀指数减小，使得体系的含水量降低，从而使得体系的防水性能得到提升。
具体实施方式
按重量份数计，将30～40份质量分数为40～50%的戊二醛溶液，10～20份质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液，30～40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为76～78℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应3～4h后，将单口烧瓶中温度降至60～62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2～0.3倍的乙烯脲，于温度为60～62℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应40～60min后，将单口烧瓶中温度降至50～52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.1～0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为50～52℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应40～50min，将单口烧瓶中温度降至40～42℃，于温度为40～42℃，转速为300～500r/min条件下，继续恒温搅拌反应20～30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比1：1～2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.1～0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.07～0.10倍的二茂铁，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合30～50min，即得改性助剂；按重量份数计，将60～80份碱性酚醛树脂，60～80份有机硅树脂，8～10份固化剂，5～8份植物精油，5～8份缓凝剂，5～8份消泡剂，20～30份稀释剂，20～30份改性助剂，6～8份正硅酸乙酯，3～5份芒硝和3～5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1100～1200r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种。所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。所述植物精油为间苯二酚，二甲基苄胺或2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。所述缓凝剂为酒石酸钾，六偏磷酸钠或羟基盐酸中的任意一种。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油醚中的任意一种。所述稀释剂为二甲苯，丙酮或新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。
实例1
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，8份正硅酸乙酯，5份芒硝和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例2
将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，8份正硅酸乙酯，5份芒硝和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例3
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，8份正硅酸乙酯，5份芒硝和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例4
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，8份正硅酸乙酯，5份芒硝和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例5
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，5份芒硝和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例6
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，8份正硅酸乙酯和5份异氰酸酯置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
实例7
按重量份数计，将40份质量分数为50%的戊二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将单口烧瓶中温度降至62℃，再向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将单口烧瓶中温度降至52℃，接着向单口烧瓶中加入戊二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂kh-550，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将单口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将（n-脒基）十二烷基丙烯酰胺与甲氧基聚乙二醇按质量比2：1置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甲氧基聚乙二醇质量0.2倍的对二氯苯和甲氧基聚乙二醇质量0.10倍的二茂铁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，即得改性助剂；按重量份数计，将80份碱性酚醛树脂，80份有机硅树脂，10份固化剂，8份植物精油，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，30份改性助剂，8份正硅酸乙酯，5份芒硝置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述植物精油为间苯二酚。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。
对比例：
按重量份数计，将80份有机硅树脂，10份固化剂，8份缓凝剂，8份消泡剂，30份稀释剂，置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合60min，即得玻璃表面专用防尘涂料。所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂。所述固化剂为二乙烯三胺。所述缓凝剂为酒石酸钾。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述稀释剂为二甲苯。
将实例1至实例7所得的玻璃表面专用防尘涂料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.抗渗性能：按照jg/t193和astmd5084进行测试，并计算渗透系数；
2.抗压强度：按照gb/t50081进行测试；
3.劈裂抗拉强度：按照gb/t50081进行测试。
具体检测结果如表1所示：
表1玻璃表面专用防尘涂料具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的玻璃表面专用防尘涂料具有优异的防水性能和力学性能的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。