阅读说明：本技术 一种自洁型feve氟碳涂料及其制备方法 (A kind of self-clean type FEVE fluorocarbon coating and preparation method thereof ) 是由 江新水 吴奇旭 钱晓青 江金海 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂料技术领域,特别涉及一种自洁型FEVE氟碳涂料,还涉及该自洁型FEVE氟碳涂料的制备方法。该自洁型FEVE氟碳涂料由质量比为7～15：1的A组分和B组分组成；A组分包含以下质量分数的成分：36～50％FEVE型氟碳树脂,0.5～2％润湿分散剂,1～2％锌粉,7～12％无定形二氧化硅,6～10％石墨相氮化碳,0.3～0.8％消泡剂,0.8～1.5％流平剂,18～25％纳米硅溶胶,4～8％羟乙基纤维素,余量为去离子水；B组分为聚二异氰酸酯固化剂。总之,本发明所提供的自洁型FEVE氟碳涂料具有良好防尘、抗粘污效果,自洁性能优异,耐候性强,同时兼具杀菌的特性；本发明所述的自洁型FEVE氟碳涂料具有不错的市场应用前景。(The invention belongs to technical field of coatings, in particular to a kind of self-clean type FEVE fluorocarbon coating further relates to the preparation method of self-clean type FEVE fluorocarbon coating.Self-clean type FEVE fluorocarbon coating is made of the component A that mass ratio is 7~15:1 and B component；Component A includes the ingredient of following mass fraction: 36~50%FEVE type fluorocarbon resin, 0.5~2% wetting dispersing agent, 1~2% zinc powder, 7~12% amorphous silicas, 6~10% graphite phase carbon nitrides, 0.3~0.8% defoaming agent, 0.8~1.5% levelling agent, 18~25% Nano silica sols, 4~8% hydroxyethyl celluloses, surplus are deionized water；B component is poly- diisocyanate curing agent.In short, self-clean type FEVE fluorocarbon coating provided by the present invention has good dust-proof, anti-stick dirty effect, self-cleaning property is excellent, and weatherability is strong, while having both the characteristic of sterilization；Self-clean type FEVE fluorocarbon coating of the present invention has good market application prospect.)

一种自洁型FEVE氟碳涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种自洁型FEVE氟碳涂料，还涉及该自洁型FEVE氟碳涂料的制备方法。

背景技术

涂料一般包含四种基本成分：成膜物质(树脂、乳液)、颜料(包括体质颜料)、溶剂和添加剂(助剂)。

其中，成膜物质是涂膜的主要成分，包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂、合成树脂和合成乳液。成膜物质还包括部分不挥发的活性稀释剂，它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本特性。其中，助剂例如为消泡剂，流平剂等，还有一些特殊的功能助剂，如底材润湿剂等；这些助剂一般不能成膜并且添加量少，但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。其中，颜料一般分两种，一种为着色颜料，常见的钛白粉，铬黄等，还有种为体质颜料，也就是常说的填料，如碳酸钙，滑石粉。其中，溶剂一般包括有机溶剂和水。根据涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料；按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。

现有的防尘涂料主要以氟碳聚合物和有机硅聚合物为主，通过氟碳化合物和有机硅化合物表面的低表面张力实现耐沾污效果，但现有的防尘涂料对长期接触灰尘的器具如空调，空气净化器，吸尘器、油烟机和电子设备风扇等表面，防尘效果并不理想，时常在表面及内部发生灰尘堆积的现象，而且现有的防尘涂料成本较高，制备工艺复杂，多以有机溶剂型涂料为主，对人体危害较大。

在现有技术中，例如，中国专利申请CN106893414A披露了一种环保型FEVE氟碳涂料，其包括以下重量份的组分：FEVE乳液20 30份，环氧基硅烷改性硅溶胶20 30份，成膜助剂1.0 2.0份，增稠流平剂0.1 1.0份，聚氨酯增稠剂0.2 1.0份和色浆30 60份，其中，所述色浆的组成成分，按重量百分比计为：水33％、多功能助剂0.3％、纤维素增稠剂0.3％、润湿剂0.4％、分散剂0.9％、消泡剂0.1％、钛白粉47％、云母粉9％和硅灰石粉9％。然而，上述环保型FEVE氟碳涂料并不具备明显的自洁性能和杀菌效果。

因此，亟需研发出一种水性氟碳涂料，以期既具备出色的自洁性能又具有杀菌特性。

发明内容

本发明所公开的技术方案旨在提供一种绿色环保的自洁型氟碳涂料，该氟碳涂料在具有防尘抗污、自动清洁、耐候性强等效果的同时，还兼具杀菌的特性，因此能够很好地满足市场需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种自洁型FEVE氟碳涂料，其由质量比为7～15：1的A组分和B组分组成；

其中，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述B组分为聚二异氰酸酯固化剂。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述A组分包含以下质量分数的成分：

值得补充说明的是，其中所述的FEVE型氟碳树脂的英文名称为FEVE fluororesin(又称氟烯烃-乙烯基醚共聚物)，它是由氟烯烃和烷基乙烯基醚或烷基乙烯基酯共聚而成的热固型涂料树脂，氟烯烃单元提供了耐候性和耐腐蚀性，乙烯基单元提供了可溶性、透明度、光泽、硬度和柔韧性。

其中，锌粉用作自洁性物质。其中，石墨相氮化碳修饰的无定形二氧化硅具有高吸附性，以及高光催化氧化活性，具有很好的光催化活性，能很好的发挥其抗菌性，并且由于石墨相氮化碳属于聚合物半导体，在涂料中具有良好的分散性，因此经石墨相氮化碳修饰的无定形二氧化硅的分散性可大大提高。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述润湿分散剂选自以下任一种：二丁基萘磺酸盐，二异丙基萘磺酸盐，异丙基萘磺酸盐。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述锌粉的平均粒径为2～3μm。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5～1μm。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述消泡剂选自以下任一种：高级脂肪酸酰胺消泡剂，改性有机硅树脂消泡剂，聚丙二醇消泡剂，有机磷酸三酯消泡剂。

优选地，在上述自洁型FEVE氟碳涂料中，所述流平剂选自以下任一种：丙烯酸类流平剂，有机硅类流平剂，乙二醇单丁醚，聚二甲基硅氧烷。

此外，作为一种涂料，本发明所述的自洁型FEVE氟碳涂料之中也可以添加所需颜色的颜料，例如朱砂，靛蓝，氧化铁黄，胭脂虫红。

同时，本发明第二方面提供了第一方面所述的自洁型FEVE氟碳涂料的制备方法，其包括以下步骤：

S1：向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以10～30m/s的搅拌线速度搅拌30～45分钟，得到所述A组分；

S2：向该反应容器中加入所述B组分，并以10～30m/s的搅拌线速度搅拌3～5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料。

优选地，在上述制备方法中，所述石墨相氮化碳的制备步骤包括：

将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

由此可见，上述制备方法步骤简单，易于操作，适用于大规模工业化生产。并且，与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明所提供的技术方案同时使用了石墨相氮化碳和无定形二氧化硅，这使得石墨相氮化碳修饰的无定形二氧化硅具有高吸附性，以及高光催化氧化活性，从而能很好地发挥其抗菌性；同时，由于石墨相氮化碳属于聚合物半导体，在涂料中具有良好的分散性，因此经石墨相氮化碳修饰的无定形二氧化硅的分散性可大大提高。

因此，本发明所提供的自洁型FEVE氟碳涂料具有良好防尘、抗粘污效果，自洁性能优异，耐候性强，同时兼具杀菌的特性。

综上所述，本发明所述的自洁型FEVE氟碳涂料具有不错的市场应用前景。

具体实施方式

根据本发明第一方面的自洁型FEVE氟碳涂料，其由质量比为7～15：1的A组分和B组分组成；其中，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述B组分为聚二异氰酸酯固化剂。

在一个优选实施方式中，所述A组分包含以下质量分数的成分：

在另一个优选实施方式中，所述A组分包含以下质量分数的成分：

在一个优选实施方式中，所述润湿分散剂选自以下任一种：二丁基萘磺酸盐，二异丙基萘磺酸盐，异丙基萘磺酸盐。

在一个优选实施方式中，所述锌粉的平均粒径为2～3μm。

在一个优选实施方式中，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5～1μm。

在一个优选实施方式中，所述消泡剂选自以下任一种：高级脂肪酸酰胺消泡剂，改性有机硅树脂消泡剂，聚丙二醇消泡剂，有机磷酸三酯消泡剂。

在一个优选实施方式中，所述流平剂选自以下任一种：丙烯酸类流平剂，有机硅类流平剂，乙二醇单丁醚，聚二甲基硅氧烷。

根据本发明第二方面的所述自洁型FEVE氟碳涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以10～30m/s的搅拌线速度搅拌30～45分钟，得到所述A组分；

S2：向该反应容器中加入所述B组分，并以10～30m/s的搅拌线速度搅拌3～5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料。

在一个优选实施方式中，所述石墨相氮化碳的制备步骤包括：

将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好地理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

按照以下步骤制备自洁型FEVE氟碳涂料：

首先，制备石墨相氮化碳：将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

然后，向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以15m/s的搅拌线速度搅拌45分钟，得到A组分；

最后，向该反应容器中加入B组分(聚二异氰酸酯固化剂)，并以30m/s的搅拌线速度搅拌5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料；

其中，A组分和B组分的质量比为7：1；并且，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述润湿分散剂为二丁基萘磺酸盐，所述锌粉的平均粒径为3μm，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5μm，所述消泡剂为高级脂肪酸酰胺消泡剂，所述流平剂为有机硅类流平剂。

实施例2

在该实施例中，A组分和B组分的质量比为9：1；此外，自洁型FEVE氟碳涂料制备步骤以及各成分的种类、配比、具体参数等均与实施例1相同。

实施例3

在该实施例中，A组分和B组分的质量比为10：1；此外，自洁型FEVE氟碳涂料制备步骤以及各成分的种类、配比、具体参数等均与实施例1相同。

实施例4

在该实施例中，A组分和B组分的质量比为12：1；此外，自洁型FEVE氟碳涂料制备步骤以及各成分的种类、配比、具体参数等均与实施例1相同。

实施例5

在该实施例中，A组分和B组分的质量比为14：1；此外，自洁型FEVE氟碳涂料制备步骤以及各成分的种类、配比、具体参数等均与实施例1相同。

实施例6

按照以下步骤制备自洁型FEVE氟碳涂料：

首先，制备石墨相氮化碳：将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

然后，向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以15m/s的搅拌线速度搅拌45分钟，得到A组分；

最后，向该反应容器中加入B组分(聚二异氰酸酯固化剂)，并以30m/s的搅拌线速度搅拌5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料；

其中，A组分和B组分的质量比为12：1；并且，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述润湿分散剂为二异丙基萘磺酸盐，所述锌粉的平均粒径为2μm，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5μm，所述消泡剂为聚丙二醇消泡剂，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

实施例7

按照以下步骤制备自洁型FEVE氟碳涂料：

首先，制备石墨相氮化碳：将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

然后，向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以15m/s的搅拌线速度搅拌45分钟，得到A组分；

最后，向该反应容器中加入B组分(聚二异氰酸酯固化剂)，并以30m/s的搅拌线速度搅拌5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料；

其中，A组分和B组分的质量比为12：1；并且，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述润湿分散剂为二异丙基萘磺酸盐，所述锌粉的平均粒径为2μm，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5μm，所述消泡剂为聚丙二醇消泡剂，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

实施例8

按照以下步骤制备自洁型FEVE氟碳涂料：

首先，制备石墨相氮化碳：将三聚氰胺置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率加热至630～650℃，并在此温度下焙烧3小时，制得石墨相氮化碳粗料；接着，自然冷却至室温，得到浅黄色固体，将所述浅黄色固体研磨成粉末，即得所述石墨相氮化碳。

然后，向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、石墨相氮化碳、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以15m/s的搅拌线速度搅拌45分钟，得到A组分；

最后，向该反应容器中加入B组分(聚二异氰酸酯固化剂)，并以30m/s的搅拌线速度搅拌5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料；

其中，A组分和B组分的质量比为12：1；并且，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述润湿分散剂为二异丙基萘磺酸盐，所述锌粉的平均粒径为2μm，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5μm，所述消泡剂为聚丙二醇消泡剂，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

对比例

按照以下步骤制备自洁型FEVE氟碳涂料：

向反应容器中加入FEVE型氟碳树脂、润湿分散剂、锌粉、无定形二氧化硅、消泡剂、流平剂、纳米硅溶胶、羟乙基纤维素以及去离子水，以15m/s的搅拌线速度搅拌45分钟，得到A组分；

最后，向该反应容器中加入B组分(聚二异氰酸酯固化剂)，并以30m/s的搅拌线速度搅拌5小时，制得所述自洁型FEVE氟碳涂料；

其中，A组分和B组分的质量比为12：1；并且，所述A组分包含以下质量分数的成分：

其中，所述润湿分散剂为二异丙基萘磺酸盐，所述锌粉的平均粒径为2μm，所述无定形二氧化硅的平均粒径为0.5μm，所述消泡剂为聚丙二醇消泡剂，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

将依据实施例1～8制得的自洁型FEVE氟碳涂料进行附着力、铅笔硬度、耐磨性、耐乙醇、耐湿热性、耐擦洗性、耐水性及耐侯性检测，其结果见表1。实施例1～8中粒径的粒度分布测量结果，使用多分散指数(PDI)表示，不过本领域技术人员完全能够理解粒度分布根据算法的不同，相同或相近的粒度分布会有不同的表示，其结果均应在本发明的保护范围之内。

表1自洁型FEVE氟碳涂料的各项关键指标

从表1中可以看出，本发明实施例1～8制备得到的自洁型FEVE氟碳涂料各项技术指标高于现有纳米涂料的标准指标。其中，实施例1～8制备得到的自洁型FEVE氟碳涂料在附着力、漆膜硬度(GB/T6739-2006)、耐磨性(GB/T1768-79(89))等测试结果均满足使用性能要求；耐乙醇、耐水性、耐湿热性和耐候性也均满足使用环境要求。

此外，发明人还依据标准HG/T 3950-2007分别对实施例1～8以及对比例制得的涂料进行抗菌性能检测，具体检测结果如下表2所示：

表2涂料抗菌性能检测结果

上表2中，I级表示适用于抗菌性能较高的场所，II级则表示适用于有抗菌性能要求的场所。通过分析可知，本发明实施例1～8制备得到的自洁型FEVE氟碳涂料的抗菌性能显著优于对比例制得的涂料。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。