一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，由下述重量份的原料制成：一种含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂10～55份、自交联型固化剂5～15份、增稠剂1～8份、润湿剂0.1～2份、流平剂6～12份、填料10～20份、去离子水15～30份。本发明专利技术还提供了上述涂料的制备方法。本发明专利技术制备工艺简单，安全环保，所制得的水性涂料具有耐盐碱腐蚀、抗菌性能优异等特点，可用于重防腐、高盐雾、高污染环境下的舰船、潜艇、飞机或海洋设施等领域。

An antibacterial self cleaning water-borne fluorine polyurethane coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法
本专利技术属于化工领域，涉及一种涂料，具体来说是一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法。
技术介绍
当今人们为了获取大量的发展资源，开始向深海和地下资源领域进军。近年来，我国也开始注重环境复杂的深海和地下资源开发。由于其开发的环境大多为重防腐、高盐雾、高污染，因此战略需求需要大量防腐蚀、抗菌自洁型涂料。尤其是随着海上运输、深海采矿、港口码头、油气开发、海洋生物技术等新兴海洋产业的兴起，人类对海洋的开发利用逐步走向深入，海洋开发的规模不断扩大，但是海洋环境又是一个腐蚀性很强的灾害环境，使得潜艇、舰船、海底管道等设备材料在海洋环境中极易发生劣化破坏、腐蚀以及海洋细菌污染。目前航空航天领域也在飞速发展，大气层中环境复杂多变，大量腐蚀性气体对高空设备破坏很大，例如对飞机蒙皮的腐蚀等。今天，人们对地底资源的探索越来越频繁，地下作业越来越多，因地底环境常年阴暗潮湿，地下设备腐蚀和细菌污染严重。为解决上述设施能够在重防腐、高盐雾、高污染环境下的使用，人们多采用有机氟碳漆涂料、环氧煤沥青防腐涂料等对设施加以防护，或者是采用无机防腐涂料，如水溶性硅酸盐系、硅溶胶系、有机硅等。但是前者所述的有机涂料在施工中存在各种限制，涂层刚性，不具备好的弹性，性能不稳定，易出现开裂、脱皮现象；后者涂抹厚度较厚，且添加的无机防腐剂易随着时间的变化而迁移出来，不能达到长时间防腐的目的。水性含氟聚氨酯具有耐腐蚀性、长效耐候性以及较好的疏水性。它广泛应用于汽车、家电、石化等领域，且呈现出迅猛发展的势头。但目前由水性含氟聚氨酯纳米级乳液为树脂基质制成的水性涂料鲜有报道。本专利技术提供了一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法。本专利技术提供的涂料制备工艺简单，安全环保，所制得的水性涂料具有耐盐碱腐蚀、抗菌性能优异等特点，可用于重防腐、高盐雾、高污染环境下的舰船、潜艇、飞机或海洋设施等领域。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法，所述的这种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法要解决现有涂料难以在重防腐、高盐雾、高污染领域中应用的技术问题。本专利技术提供了一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，由下述重量份的原料组成：含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂10～55份；自交联型固化剂5～15份；增稠剂1～8份；润湿剂0.1～2份；流平剂6～12份；填料10～20份；去离子水15～30份。进一步的，所述的含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂的结构如下所示：RF为丙烯酸类氟烷基单体，所述的丙烯酸类氟烷基单体选自丙烯酸四氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、2，2，3，3，3-五氟丙基丙烯酸酯、2，2，3，3-四氟丙基丙烯酸酯、1H，1H，5H-八氟戊基丙烯酸酯、丙烯酸-1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯中的任意一种，R1为二异氰酸酯类，R2为聚酯多元醇，R3为一种抗菌型胍盐酸盐亲水扩链剂，其结构如下：其中，R代表氢原子或碳原子1～15的烷基；m为0～15的整数；n为0～15的整数；r为1～20的整数。进一步的，所述的烷基为i为0～14。本专利技术还提供了上述的抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：1)一个制备含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂的步骤；A、先称取反应原料，各原料的质量百分比如下：上述的丙烯酸类原料为甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯等丙烯酸类中的任意一种。将聚酯二元醇在120～130℃下脱水80～100min，温度调至60～80℃，将二异氰酸酯加入反应装置中反应10～30min；将抗菌型胍盐酸盐亲水扩链剂加入反应装置中，反应60～80min；加入丙烯酸类接枝，反应5～20min，保温10到15min，得到A组份；将过硫酸盐和丙烯酸含氟单体混合，得到B组份；将温度调至70～80℃，将A和B混合反应20～30min，保温40～60min，制备出固含量小于40％的含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂；2)按照物料比称取含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂、自交联型固化剂、增稠剂、润湿剂、流平剂、填料、去离子水，将润湿剂、流平剂与去离子水混合，加热到25～40℃，加入填料，在300～800rpm/min搅拌分散10～30min，加入水性含氟聚氨酯树脂，常温搅拌30～80min，再加入自交联型固化剂，充分搅拌混合，最后加入增稠剂，即得所述抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料。进一步的，步骤2)中所述固化剂为乙二胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺、苯二甲胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、β-羟乙基乙二胺、氰乙基化二乙撑三胺中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，步骤2)中所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，步骤2)中所述润湿剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，步骤2)中所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸树脂中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，步骤2)中所述填料为钛白粉、铬黄、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸钙中的任意一种。进一步的，所述的二异氰酸酯类为异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯等中的任意一种。由上述方法制备的抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其细度小而涂膜表面光泽而平整，制备工艺简单，成本低，具有优异的自洁性和抗菌性，并且耐盐碱腐蚀。本专利技术的一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯树脂作为主要成膜物质，通过在其树脂分子结构中同时引入含胍盐酸盐基团和低表面能氟元素，二者共同作用赋予水性含氟聚氨酯涂料优异的抗菌性能和自洁性能，有效解决了海洋中细菌对海洋设施的腐蚀等问题。本专利技术制备的水性含氟聚氨酯涂料，因采用了纳米级的树脂作为主要成膜物质，而适用于包膜涂装，其涂层厚度小于15um，具有成本低、制备工艺简单、安全环保的特点。有效克服了现有的有机涂料涂抹厚度过厚的技术缺陷，同时解决了有机涂料涂层刚性，不具备好的弹性，性能不稳定，易出现开裂、脱皮等问题。适用于大规模工业化生产。本后面和已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术制备的抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其抗菌率达到95～99.9％；采用镜面光泽度测定法，其光泽值在90～99；其表面能在1.5～12.0mJ/m2；涂有该涂料的镀锌马口铁板(0.5mm)在海水中浸泡1200～6000h，显微镜下未观察到腐蚀点；其抗拉拔强度在8～15MPa。本专利技术制备工艺简单，安全环保，所制得的水性涂料具有耐盐碱腐蚀、抗菌性能优异等特点，可用于重防腐、高盐雾、高污染环境下的舰船、潜艇、飞机或海洋设施等领域。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料在海水中浸泡1200h后的显微镜下观察到的图片。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，只用于对本专利技术的进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限定，该技术的相关领域人员可根据该专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于由下述重量份的原料组成：含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂10～55份；自交联型固化剂5～15份；增稠剂1～8份；润湿剂0.1～2份；流平剂6～12份；填料10～20份；去离子水15～30份。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于由下述重量份的原料组成：含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂10～55份；自交联型固化剂5～15份；增稠剂1～8份；润湿剂0.1～2份；流平剂6～12份；填料10～20份；去离子水15～30份。2.根据权利要求1所述一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于：所述的含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂的结构如下所示：RF为丙烯酸类氟烷基单体，所述的丙烯酸类氟烷基单体选自丙烯酸四氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、2，2，3，3，3-五氟丙基丙烯酸酯、2，2，3，3-四氟丙基丙烯酸酯、1H，1H，5H-八氟戊基丙烯酸酯、丙烯酸-1，1，1，3，3，3-六氟异丙酯中的任意一种，R1为二异氰酸酯类，R2为聚酯多元醇，R3为一种抗菌型胍盐酸盐亲水扩链剂，其结构如下：其中，R代表氢原子或碳原子1～15的烷基；m为0～15的整数；n为0～15的整数；r为1～20的整数。3.根据权利要求2所述一种抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于：所述的烷基为i为0～14。4.权利要求1所述的抗菌自洁型水性含氟聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)一个制备含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂的步骤；A、先称取反应原料，各原料的质量百分比如下：上述所述的丙烯酸类为甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种；将聚酯二元醇在120～130℃下脱水80～100min，温度调至60～80℃，将二异氰酸酯加入反应装置中反应10～30min；将抗菌型胍盐酸盐亲水扩链剂加入反应装置中，反应60～80min；加入丙烯酸类接枝，反应5～20min，保温10到15min，得到A组份；将过硫酸盐和丙烯酸含氟单体混合，得到B组份；将温度调至70～80℃，将A和B混合反应20～30min，保温40～60min，制备出固含量小于40％的含胍盐酸盐水性含氟聚氨酯树脂；2)按照物料比称取...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾润萍，赵玻，刘岩，倪锦平，张元，刘珂，刘若灿，代倩蓉，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31