CN113122036A - 一种疏水涂料、制备方法及工件表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明开了一种疏水涂料、制备方法及工件表面处理方法，疏水涂料按重量份配比，包括如下组分：聚烯烃树脂8～12份、氟硅酸盐1～6份、纳米硅3～5份、引发剂0.5～2份、成膜助剂0.5～3份和溶剂100份。本发明的疏水涂料，通过以聚烯烃树脂为主要成膜物质，确保疏水涂料具有固含量高、颜料兼容性强的优点，在引发剂和溶剂的作用下，使聚烯烃树脂、氟硅酸盐和纳米硅交联反应形成以聚烯烃涂层，聚烯烃涂层的水接触角≥100°，易于清洁；由于聚烯烃树脂的颜料兼容性强，通过加入颜料来调配涂层颜色，更好地满足用户的色彩要求，同时解决了现有聚硅氮烷涂层只有透明涂层的痛点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料以及工件表面处理技术领域，尤其涉及一种疏水涂料、制备方法和工件表面处理方法。
背景技术
目前,市场上所用疏水易清洁纳米涂层采用的是聚硅氮烷涂层，基本无以聚烯烃树脂为主要成膜物质的疏水涂料，因此,开发一种聚烯烃类易清洁疏水涂料势在必行，以替代聚硅氮烷类疏水涂料。
另外,现有聚硅氮烷树脂与颜料兼容性差，添加颜料会使涂层易清洁性能失效，因此,聚硅氮烷涂层只能做透明涂层,无法实现调色，达不到用户的个性化色彩要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种疏水涂料，以聚烯烃树脂为主要成膜物质，使产品具有固含量高、颜料兼容性强、漆膜附着力高、涂层水接触角≥100°和涂层易于清洁等优点。
本发明又提供了一种疏水涂料的制备方法。
本发明还提供了一种应用该疏水涂料或者该疏水涂料的制备方法的工件表面处理方法。
根据上述提供的一种疏水涂料，其通过如下技术方案来实现：
一种疏水涂料，所述疏水涂料按重量份配比，包括如下组分：聚烯烃树脂8～12份、氟硅酸盐1～6份、纳米硅3～5份、引发剂0.5～2份、成膜助剂0.5～3份和溶剂100份。
在一些实施方式中，所述聚烯烃树脂为聚4-甲基-茂烯、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述氟硅酸盐为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸锂、氟硅酸镁中的至少一种；所述纳米硅为疏水性纳米硅，所述疏水性纳米硅的重量份小于5份且大于或等于3份。
在一些实施方式中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸特丁酯、偶氮二甲酸二乙酯中的至少一种；所述成膜助剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；所述溶剂为丙二醇、丙三醇、苯甲醚、乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
在一些实施方式中，所述疏水涂料按重量份配比还包括颜料0.1～5份。
在一些实施方式中，所述颜料为丙烯酸颜料。
根据上述提供的一种疏水涂料的制备方法，其通过如下技术方案来实现：
一种疏水涂料的制备方法，其包括如上所述的一种疏水涂料，所述制备方法包括步骤：
S11：将溶剂加入溶解釜中，在搅拌状态下，将溶剂加热至第一预设温度；
S12：在搅拌状态下，加入聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂，继续搅拌第一预设时间后得到预混物；
S13：保持搅拌，并将所述预混物降温至第二预设温度，所述第二预设温度低于所述第一预设温度；
S14：缓慢加入引发剂，继续搅拌第二预设时间后过滤，得到基础涂料。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括步骤S15：加入颜料，将所述基础涂料的色相调整至所需色相，过滤后得到疏水涂料。
根据上述提供的一种工件表面处理方法，其通过如下技术方案来实现：
一种工件表面处理方法，其应用如上所述的一种疏水涂料或者应用如上所述的一种疏水涂料的制备方法，所述表面处理方法包括如下步骤：
S21：对待表面处理的工件进行前处理；
S22：采用空气或者静电喷涂设备，将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件；
S23：在第三预设温度下表干第三预设时间；
S24：在第四预设温度下固化第四预设时间后，得到水接触角≥100°的疏水涂层。
在一些实施方式中，在所述将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件之前，按预设比例加入稀释剂，以将疏水涂料的粘度调节至目标粘度值
与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：
1、本发明的疏水涂料，通过以聚烯烃树脂为主要成膜物质，确保疏水涂料具有固含量高、颜料兼容性强的优点，在引发剂和溶剂的作用下，使聚烯烃树脂、氟硅酸盐和纳米硅交联反应形成以聚烯烃涂层，聚烯烃涂层的水接触角≥100°，易于清洁；
2、通过加入成膜助剂，确保聚烯烃涂层的附着力高的同时，进一步加强涂层的疏水性和易清洁性等漆膜性能；
3、由于聚烯烃树脂的颜料兼容性强，通过加入颜料来调配涂层颜色，更好地满足用户的色彩要求，同时解决了现有聚硅氮烷涂层只有透明涂层的痛点。
附图说明
图1是本发明实施例1中疏水涂料的制备方法的流程图；
图2是本发明实施例1中工件表面处理方法的流程图；
图3是本发明实施例2中疏水涂料的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
实施例1
本实施例提供了一种疏水涂料，该疏水涂料按重量份配比，包括如下组分：聚烯烃树脂8～12份、氟硅酸盐1～6份、纳米硅3～5份、引发剂0.5～2份、成膜助剂0.5～3份和溶剂100份。由此，通过以聚烯烃树脂为主要成膜物质，确保疏水涂料具有固含量高、颜料兼容性强的优点，由于所述聚烯烃树脂易于与其他成份结合，因此，在引发剂和溶剂的作用下，聚烯烃树脂能够与氟硅酸盐和纳米硅交联反应形成疏水性能好的聚烯烃涂层，该聚烯烃涂层的水接触角≥100°，易于清洁；另外，通过加入成膜助剂，确保聚烯烃涂层的附着力高的同时，进一步加强涂层的疏水性和易清洁性等漆膜性能。
优选地，所述疏水涂料按重量份配比还包括颜料0.1～5份，这样，由于聚烯烃树脂可与氟硅酸盐和纳米硅交联反应形成的聚烯烃涂料与颜料兼容性强，通过加入颜料来调配涂层颜色，在不影响涂层疏水性能的同时，更好地满足用户的色彩要求，解决了现有聚硅氮烷涂层只有透明涂层的痛点。
更优选地，所述颜料为丙烯酸颜料，以确保聚烯烃涂料与所加入颜料的兼容性更强，进一步改善漆膜性能。
优选地，所述聚烯烃树脂为聚4-甲基-茂烯、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种，以确保所述聚烯烃树脂易于与其他成份结合，进一步保证了涂层的疏水性能。
优选地，所述氟硅酸盐为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸锂、氟硅酸镁中的至少一种。所述纳米硅为疏水性纳米硅，所述疏水性纳米硅的重量份小于5份且大于或等于3份。
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸特丁酯、偶氮二甲酸二乙酯中的至少一种。所述成膜助剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。所述溶剂为丙二醇、丙三醇、苯甲醚、乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
本实施例中，疏水涂料的配方优选为如下三种配方中的任一种：配方A，聚烯烃树脂12份、氟硅酸盐1份、纳米硅5份、引发剂2份、成膜助剂3份、溶剂100份和颜料5份；配方B，聚烯烃树脂8份、氟硅酸盐6份、纳米硅3份、引发剂0.5份、成膜助剂0.5份、溶剂100份和颜料0.1份；配方C，聚烯烃树脂10份、氟硅酸盐3份、纳米硅4份、引发剂1份、成膜助剂1份、溶剂100份和颜料3份。
如图1所示，进一步地，本实施例还提供了一种疏水涂料的制备方法，其包括如上所述的一种疏水涂料，所述制备方法包括如下步骤：
S11：将溶剂加入溶解釜中，在搅拌状态下，将溶剂加热至第一预设温度；
具体地，疏水涂料的配方优选为配方A、配方B或者配方C。第一预设温度优选为40℃～50℃。按照所选定的配方，将溶剂加入到溶解釜中，开机搅拌，在搅拌状态下将溶剂加热至40℃～50℃，这样，通过边搅拌边加热，使加热更加均匀，提高溶剂温度控制的精准性。另外，通过将溶剂升温至40℃～50℃，确保在无需对聚烯烃树脂进行预溶解处理的情况下，能够显著加快聚烯烃树脂的溶解效率，简化生产工序，提高生产效率。
S12：在搅拌状态下，加入聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂，继续搅拌第一预设时间后得到预混物；
具体地，第一预设时间优选为30～90分钟。在搅拌状态下，依次加入聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂，然后继续搅拌30～90分钟，得到预混物，这样，通过在搅拌状态下，依次将聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂加热到40℃～50℃的溶剂中，一来利于加快树脂溶解时间，二来将所加入组分充分混合均匀，确保氟硅酸盐和纳米硅分别均匀附着于溶解后的树脂上。
S13：保持搅拌，并将所述预混物降温至第二预设温度，所述第二预设温度低于所述第一预设温度；
具体地，第二预设温度优选为大于或等于20℃且小于40℃，更优选地，第二预设温度为±25℃。通过在搅拌状态下，对预混物进行降温，提高温降速率以及预混物的温度均匀性，另外通过对预混物进行控温，避免步骤后期加入引发剂时，因预混物温度过高而发生交联反应，或者因预混物温度过低而需要延长搅拌时间。
S14：缓慢加入引发剂，继续搅拌第二预设时间后过滤，得到基础涂料。
具体地，第二预设时间优选为10～60分钟。在预混物的温度达到第二预设温度后，先缓慢加入引发剂，以避免预混物加入过快而影响引发剂与预混物的混合均与性，然后继续搅拌10～60分钟，采用400～500目滤网过滤，得到基础涂料，该基础涂料的疏水性能好、附着力高，能够形成水接触角≥100°的透明疏水涂层。
S15：加入颜料，将所述基础涂料的色相调整至所需色相，过滤后得到疏水涂料。
具体地，在加入颜料之前，先对基础涂料的外观、比重等指标进行检验，以确保基础涂料为合格品。在基础涂料检验合格后，边搅拌边加入颜料，以将基础涂料的色相调整至所需颜色，采用400～500目滤网过滤，得到疏水涂料，将疏水涂料密封储存。可见，通过在检验合格的基础涂料上加入颜料，在不影响疏水涂料的疏水性能的同时，赋予疏水涂料所需颜色，能够形成有色疏水涂层，更好地满足用户的色彩要求。
如图2所示，进一步地，本实施例还提供了一种工件表面处理方法，所述表面处理方法包括如下步骤：
S21：对待表面处理的工件进行前处理；
S22：采用空气或者静电喷涂设备，将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件；
具体地，在所述将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件之前，按预设比例加入稀释剂，以将疏水涂料的粘度调节至目标粘度值，以提高喷涂效果。优选地，预设比例为疏水涂料：稀释剂＝1：0.8～1，稀释剂可以为除苯类外的其他溶剂。
S23：在第三预设温度下表干第三预设时间；
具体地，第三预设时间优选为3～30分钟，第三预设温度优选为室温或者±25℃。将喷涂有疏水涂料的工件置于室温或者±25℃，表干3～30分钟。
S24：在第四预设温度下固化第四预设时间后，得到水接触角≥100°的疏水涂层。
具体地，第四预设温度优选为150～180℃，第四预设时间优选为20～40分钟。表干后，在150～180℃下固化反应20～40分钟，以加快疏水涂层的实干，提高涂层的漆膜性能，实干后的疏水涂层易于清洁。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，疏水涂料的配方中省去了颜料，对应的，如图3所示，疏水涂料的制备方法省去了步骤S15，其它部位均与实施例1或2相同。
对比例1
本实施例与实施例1或2的不同点在于，疏水涂料的配方中省去了氟硅酸盐，对应的，在步骤S12中省去了氟硅酸盐的添加工序，其它部分均与实施例1或2相同。
对比例2
本实施例与实施例1或2的不同点在于，疏水涂料的配方中省去了引发剂，对应的，在步骤S14中可以省去“缓慢加入引发剂，继续搅拌第二预设时间”的工序，其它部分均与实施例1或2相同。
对比例3
本实施例与实施例1或2的不同点在于，引发剂的添加量不同。具体地，在疏水涂料中引发剂的添加量为2.5份或者3份，其它部分均与实施例1或2相同。
对比例4
本实施例与实施例1或2的不同点在于，纳米硅的添加量不同。具体地，在疏水涂料中纳米硅的添加量为2份或者6份，其它部分均与实施例1或2相同。
对比例5
本实施例与实施例1或2的不同点在于，疏水涂料的制备方法有所不同。具体地，在步骤S11中省去了“将溶剂加热至第一预设温度”，对应的，省去了步骤S13，其它部分均与实施例1或2相同。
对比例6
本实施例与实施例1或2的不同点在于，疏水涂料的制备方法有所不同。具体地，将引发剂的添加工序改为在所述加入聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂之前、过程中或者之后加入，其它部分均与实施例1或2相同。
实施例1～2以及对比例1～6中疏水涂层的水接触角测试结果如下表1所示。
表1疏水涂层的水接触角测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | |
| 接触角/° | 103.17 | 103.41 | 79.24 | 77.23 | 100.21 | 101.33 | 81.32 | 76.22 |
由表1可看出，本发明产品与对比例1-6相比，无颜料的透明疏水涂层与有颜料的有色疏水涂层的水接触角均大于100°，颜料的添加对涂层的水接触角无影响，故，以聚烯烃树脂为主要成膜物质的疏水涂料达到可任意配色的效果，同时经疏水涂料表面处理后的工件易于清洁。
另外，通过对比例1-3的测试结果可看出，氟硅酸盐和引发剂的添加情况，直接影响到涂层的疏水性能。通过对比例5-6的测试结果可看出，在疏水涂料的制备方法中，将溶剂加热至第一预设温度以及引发剂的加入工序，对疏水涂料的水接触角影响大。
经疏水涂料表面处理后的工件的易清洁性能测试方法，具体如下：
方法A：油性笔划痕测试，用斑马牌(ZEBRA)油性记号笔轻轻画在表面上并静置1～2min待笔迹干燥后，采用纸巾在表面施加1kg以下的垂直作用力进行擦拭，笔迹应无残留。
方法B：去污性能测试，先制备疏水涂层样品，并对样品进行称重；将定量人工油污均匀涂覆于样品表面，烘干得到试样，称重；按照相同喷洗条件，通过喷洗设备将同一清洗介质(例如水)喷洗试样，待喷洗完成后，烘干并称量。
去污力计算公式为：
本实施例疏水涂层的易清洁性能测试以方法A为例，实施例1～2以及对比例1～6中疏水涂层的水接触角测试结果如下表2所示。
表2疏水涂层的易清洁性能测试结果
由表1可看出，本发明产品与对比例1-6相比，无颜料的透明疏水涂层与有颜料的有色疏水涂层的易清洁性能佳，颜料的添加对涂层的易清洁性能无影响，故，以聚烯烃树脂为主要成膜物质的疏水涂料达到可任意配色的效果，同时不影响易清洁性能，降低工件表面油污清洗难度，提升用户体验。另外，通过对比例1-3以及对比例5-6的测试结果可看出，氟硅酸盐的添加量、引发剂的添加量、溶剂加热至第一预设温度以及引发剂的加入工序，对疏水涂层的易清洁性能影响大。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种疏水涂料，其特征在于，所述疏水涂料按重量份配比，包括如下组分：聚烯烃树脂8～12份、氟硅酸盐1～6份、纳米硅3～5份、引发剂0.5～2份、成膜助剂0.5～3份和溶剂100份。
2.根据权利要求1所述的一种疏水涂料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为聚4-甲基-茂烯、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种疏水涂料，其特征在于，所述氟硅酸盐为氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸锂、氟硅酸镁中的至少一种；所述纳米硅为疏水性纳米硅，所述疏水性纳米硅的重量份小于5份且大于或等于3份。
4.根据权利要求1所述的一种疏水涂料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸特丁酯、偶氮二甲酸二乙酯中的至少一种；所述成膜助剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；所述溶剂为丙二醇、丙三醇、苯甲醚、乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
5.根据权利要求1-4所述的一种疏水涂料，其特征在于，所述疏水涂料按重量份配比还包括颜料0.1～5份。
6.根据权利要求5所述的一种疏水涂料，其特征在于，所述颜料为丙烯酸颜料。
7.一种疏水涂料的制备方法，其特征在于，其包括如权利要求1-6中任一项所述的一种疏水涂料，所述制备方法包括如下步骤：
S11：将溶剂加入溶解釜中，在搅拌状态下，将溶剂加热至第一预设温度；
S12：在搅拌状态下，加入聚烯烃树脂、氟硅酸盐、纳米硅和成膜助剂，继续搅拌第一预设时间后得到预混物；
S13：保持搅拌，并将所述预混物降温至第二预设温度，所述第二预设温度低于所述第一预设温度；
S14：缓慢加入引发剂，继续搅拌第二预设时间后过滤，得到基础涂料。
8.根据权利要求7所述的一种疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤S15：加入颜料，将所述基础涂料的色相调整至所需色相，过滤后得到疏水涂料。
9.一种工件表面处理方法，其特征在于，其应用权利要求1-6中任一项所述的一种疏水涂料或者应用权利要求7-8中任一项所述的一种疏水涂料的制备方法，所述表面处理方法包括如下步骤：
S21：对待表面处理的工件进行前处理；
S22：采用空气或者静电喷涂设备，将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件；
S23：在第三预设温度下表干第三预设时间；
S24：在第四预设温度下固化第四预设时间后，得到水接触角≥100°的疏水涂层。
10.根据权利要求9所述的一种工件表面处理方法，其特征在于，在所述将疏水涂料均匀喷涂于经前处理后的工件之前，按预设比例加入稀释剂，以将疏水涂料的粘度调节至目标粘度值。
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