一种可延长自洁性、耐候性、耐酸碱的成膜表面处理剂及制备方法与流程

1.本发明涉及真空镀膜装置技术领域，具体涉及一种可延长自洁性、耐候性、耐酸碱的成膜表面处理剂，以及该表面处理剂的涂覆成型制备方法。


背景技术：

2.涂料的应用领域较广，常规而言涂覆固化在基体的表面成膜，根据需求及目的的不同，调配涂料配方以起到耐候、自洁、耐酸碱以及提高强度、硬度等性能。以自洁功能而言，常见的工艺包括溶胶凝胶法、相分离法、蚀刻法、沉积法等，适用工业化生产的为溶胶
‑
凝胶的办法，应用广泛的为氟碳树脂、异氰酸酯交联固化体系，但其缺点在于，异氰酸酯类固化剂此类极性较强的组分大量引入会极大地影响材料的低表面能特性及耐老化特性等，如申请公布号为cn110511627a的专利文件中公开一种自洁性feve氟碳涂料，其以氟碳树脂与异氰酸酯交联固化成膜，并加入多种物质以提高吸附性及催化杀菌性能等，但根据应用，此类涂料成膜后疏水性能一般且力学等性能较差，对此本司拟对其进行研发改进，以提高其力学性能及疏水性能等。


技术实现要素：

3.为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：
4.本技术文件公开一种可延长自洁性、耐候性、耐酸碱的成膜表面处理剂，按质量记，包括以下组分
5.a组分：
6.feve型氟碳树脂
ꢀꢀ
30
‑
45份
7.石墨烯、二氧化钛及介孔二氧化硅复合粒子
ꢀꢀ
0.5
‑
1份
8.全氟硅烷表面处理的纳米三氧化二铝
ꢀꢀ3‑
5份
9.润湿分散剂
ꢀꢀ
0.5
‑
1份
10.消泡剂
ꢀꢀ
0.3
‑
0.6份
11.流平剂
ꢀꢀ
0.4
‑
0.6份
12.羟乙基纤维素
ꢀꢀ4‑
6份
13.分散介质
ꢀꢀ8‑
12份
14.b组分：
15.以三氟丙基甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、氨气反应合成的聚硅氮烷粘胶树脂20
‑
26份
16.分散介质
ꢀꢀ6‑
10份
17.c组分：
18.异氰酸酯固化剂
ꢀꢀ3‑
6份。
19.进一步，石墨烯、二氧化钛及介孔二氧化硅复合粒子的制备：
20.第一、将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶于碱性溶液中，加入hummers法制备的氧化石墨，超声分散，搅拌后加入占比阳离子表面活性剂质量0.6
‑
1的正硅酸乙酯，形成溶胶后并老化30
‑
45h，干燥并煅烧后形成石墨烯/二氧化硅复合颗粒；
21.第二，将偶联剂改性的纳米二氧化钛与石墨烯/二氧化硅复合颗粒同置于溶剂中并超声，同步加热搅拌，干燥后形成石墨烯、二氧化钛及介孔二氧化硅复合粒子。
22.进一步，全氟硅烷表面处理的纳米三氧化二铝的制备：在全氟硅烷的乙醇溶液中加入纳米三氧化二铝，以草酸为催化剂，加热搅拌并分离干燥。
23.进一步，所述全氟硅烷为十七氟癸基三甲氧基硅烷。
24.进一步，分散介质为芳族，包括甲苯或二甲苯；润湿分散剂包括二丁基萘磺酸盐、二异丙基萘磺酸盐或异丙基萘磺酸盐；消泡剂包括改性有机硅树脂消泡剂或有机磷酸三酯消泡剂；流平剂包括有机硅类流平剂或聚二甲基硅氧烷；异氰酸酯固化剂为聚二异氰酸酯固化剂。
25.进一步，按摩尔量比2
‑
5:1将三氟丙基甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷混合至溶剂中，搅拌均匀后通入氨气，室温反应4
‑
8h，对反应液过滤并去除滤液的溶剂得到聚硅氮烷粘胶树脂。
26.本技术第二方面公开一种可延长自洁性、耐候性、耐酸碱的成膜表面处理剂的涂覆成型制备方法，包括以下步骤
27.1)、分别将上述的a组分、b组分、c组分混合并搅拌均匀；
28.2)、将a组分、b组分、c组分混合并研磨搅拌；
29.3)、将步骤2)所得的浆液涂覆在基材上，固化。
30.进一步，所述步骤3)中的固化包括常温固化步骤或将常温固化后膜层进行热处理的步骤。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果：
32.1、本发明的处理剂配方中加入聚硅氮烷粘胶树脂作为粘结剂，与水溶性氟碳树脂、异氰酸酯固化剂相配合固化成膜，降低了异氰酸酯固化剂的使用量，同时以介孔二氧化硅与石墨烯结合以扩大层状之间间距，有助石墨烯的分散，并通过偶联剂三位一体结合二氧化钛，膜层的力学性能得到提升。二氧化硅与二氧化钛的结合使膜层具备抗菌性能，此外石墨烯的加入有助较少静电吸附现象。三位一体粒子的结合有助在浆料中均匀分散提升性能，且与三氧化二铝的结合有助提高表面硬度。
33.2、本发明的处理剂涂覆固化方便，常温即可固化成型，适合推广应用。
具体实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
35.对于聚硅氮烷粘胶树脂的合成，参考了现有技术
‑
授权公告号为cn107474733b的专利文件，其以吸波为目的，本方案中将其聚硅氮烷前驱体树脂用作粘结剂，利用其与水蒸气相遇使硅氮键水解为硅醇、硅醇的缩聚，辅助异氰酸酯固化剂交联固化成膜，当然也可依据其记载在是室温固化后进行热处理。
36.以下实施方式中，依据cn107474733b专利文件中实施例1制备聚硅氮烷粘胶树脂，具体不在详述。
37.对于三位一体复合粒子的制备，其中石墨烯采用hunmers法制备，二氧化钛粒径为20
‑
30nm，制备过程如下：
38.第一，将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(ctab)溶于氢氧化钠的碱性水溶液中，ph值12，加入hummers法制备的氧化石墨，质量为ctab的30倍，碱性水溶液中水的质量为氧化石墨的20倍，超声分散4h，搅拌后加入占比ctab质量0.8的正硅酸乙酯，形成溶胶后并老化40h，置于50℃的烘箱内干燥，继而在惰性气体保护下570℃煅烧4h后形成石墨烯/二氧化硅复合颗粒，经检测bet比表面积为1520m2/g，平均孔径6.1nm，孔容为1.41cm3/g。
39.第二，将偶联剂改性的纳米二氧化钛与石墨烯/二氧化硅复合颗粒同置于dmf溶剂中并超声2h，同步加热35
±
2℃搅拌，干燥后形成石墨烯、二氧化钛及介孔二氧化硅复合粒子。
40.其中偶联剂选用3
‑
氨丙基三乙基硅烷，以乙醇溶液的形式与纳米二氧化钛混合改性。
41.对于全氟硅烷表面处理纳米三氧化二铝，以草酸为催化剂，置于十七氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，ph值3
‑
4，加热至45℃，加入纳米三氧化二铝，140fd，选自江苏艾特克实业有限公司，偶联4h，干燥即可。
42.对于以下实施例中组分选择：
43.分散介质为甲苯，润湿分散剂为二异丙基萘磺酸盐，消泡剂为有机磷酸三酯消泡剂，流平剂为聚二甲基硅氧烷，异氰酸酯固化剂为聚二异氰酸酯固化剂，feve型氟碳树脂选用大连振邦氟涂料有限公司的f100氟树脂。
44.以下实施例中组分比依据下表所示。
45.[0046][0047]
涂膜成型制备：
[0048]
第一、将表中a组分、b组分、c组分分别混合，搅拌10min。
[0049]
第二、将搅拌均匀的a组分、b组分、c组分混合液混合至球磨机中，0.6mm砂磨珠，转速3000转/min，研磨40min。
[0050]
第三、将研磨后的浆液涂覆在铝板上，室温通风干燥10h即可固化完成，干膜厚0.2mmm。
[0051]
对制备的膜层进行性能的检测，如下表所示。
[0052]
[0053][0054]
耐候性测试：温度循环：50℃
‑
20℃各12小时(升降温度10℃/h)，实施35个循环。
[0055]
根据测量，申请公布号为cn110511627a的专利文件中公开的自洁性feve氟碳涂料的静态水接触角在105
°
以下，且其拉伸强度在8mpa以下，硬度在1hb，经对比可以看出，本方案制备的膜层性能优异。
[0056]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。