專利名稱：熱固型納米涂料、其制備方法及使用方法
技術領域：
本發明關于一種涂料系統，尤其關于一種抗污、防水、耐久性好及光澤性高的熱固型納米涂料、其制備方法及使用方法。
背景技術：
隨著生活水平的提高，人們對居住環境、室內家具如鋼琴等的外觀裝飾的美學要求也越來越高，對于涂料抗污、防水、耐久性及高光澤性等提出了更高的要求，而傳統涂料日益無法滿足消費者需求。
傳統涂料的涂層一般包括底漆及面漆，底漆是整個涂層的開始，直接附著于基底表面，通常用于提供顏色、封固基底、增強面漆與基底的附著力等。面漆一般為透明本色漆或金屬閃光漆，其與底漆互相搭配使得整個涂層顯出高光澤感。該涂層的制作過程如下首先對基材表面進行處理，除去表面油污、脫模劑、灰塵、雜物；將底漆攪拌均勻；噴涂；常溫下靜止晾干10～20分鐘；在面漆中加入專用固化劑，與面漆一起攪拌均勻；噴涂；噴涂結束后晾干10～15分鐘，放進常溫烘箱，升溫至50～60度，保溫60分鐘，便可得到涂層。
但是，該傳統涂料抗污、防水能力及耐久性差，在雨水沖刷、灰塵黏附及日光照射等外界環境下，經一段時間后涂層表面會附著污物，并喪失原有的光澤。
有鑒于此，提供一種抗污、防水、耐久性好及光澤性高的熱固型納米涂料、其制備方法及使用方法實為必需。
發明內容以下，將以實施例說明一種抗污、防水、耐久性好及光澤性高的熱固型納米涂料、其制備方法及使用方法。
為實現上述內容，本發明提供一種熱固型納米涂料，其是由重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂及填充于該樹脂中的重量比為4～30％的顏料粒子及余量的溶劑構成，該含氟素壓克力/硅樹脂的結構式如下 其中，R、R2均為含碳原子數為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。
該顏料粒子的粒徑小于等于191.4納米。
又，提供一種熱固型納米涂料的制備方法如下將重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂、4～30％的顏料粒子依序加于預先裝入余量溶劑的反應器；攪拌使其混合均勻以形成一混合物。該顏料粒子為粒徑小于等于191.4納米的碳黑粒子。
以及，提供一種熱固型納米涂料的使用方法如下將上述所得的混合物涂布于一工件表面；及熱固化。
與現有技術的傳統面漆相比，本發明實施例熱固型納米涂料的涂層可直接固化形成，該涂層含有與樹脂兼容性不佳且比重低的氟素側鏈，該氟素側鏈形成浮出涂層表面的針狀結構層，該針狀結構層具有表面張力低，疏水性佳的優點。
粒徑小于等于191.4納米的顏料粒子與樹脂一起固化，使得該涂層表面形成微突起結構。該種結構有利于發生抗污、防水的“蓮花效應”。并且，相較于傳統涂料，該涂層烘干時間短，干燥快。
所得涂層的機械性質檢測及光澤度測試結果說明該涂層達到業界硬度、粘度及光澤度等各項要求。
因此，通過本發明實施例的分子結構設計所得的納米涂料具有抗污、防水、耐久性好及光澤性高等優點。
圖1是本發明第一實施例所得納米涂層的原子力顯微鏡照片。
圖2是本發明第二實施例所得納米涂層的原子力顯微鏡照片。
具體實施方式
本發明實施例熱固型納米涂料是由重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂及填充于該樹脂中的重量比為4～30％的顏料粒子及余量的溶劑構成。該含氟素壓克力/硅樹脂的結構式(I)如下 其中，R、R2均為含碳原子數為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。該結構式中含有氟素。該含氟素壓克力/硅樹脂是由杜邦、長興等公司提供。
該顏料粒子是碳黑經高速球磨機所研磨出的納米粉體，其粒徑小于等于191.4納米。
為了得到較好的涂層外觀，本發明實施例中的溶劑為二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、1-丁醇(1-Butanol)、丁基醋酸鹽(Butyl Acetate)、2-乙氧基醋酸鹽(2-Ethoxyethyl Acetate)等的任一種或幾種的組合，優選采用二甲苯/甲苯/1-丁醇/丁基醋酸鹽/2-乙氧基醋酸鹽的體積比為6∶9∶1∶2∶2的混合溶劑。
該熱固型納米涂料是由下述原料制作而成以重量計，含量為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂、含量為4～30％的顏料粒子，其余為溶劑。其中，含氟素壓克力/硅樹脂的含量優選35～50％，顏料粒子的含量優選5～20％。該顏料粒子的粒徑小于等于191.4納米。
本發明實施例涂料的制備方法如下首先將占整個體系重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂、4～30％的顏料粒子依序添加于預先裝入適量所需溶劑的反應器，并維持攪拌狀態，使其混合均勻以形成一混合物。該攪拌優選使用攪拌棒攪拌，若溶劑量較多且整個體系量不大時，可以采用電磁攪拌或超聲震蕩攪拌形式。攪拌時間視體系總量而定，可為幾個小時至一天以上。
該制備好的納米涂料的使用方法如下首先，將攪拌好的混合物涂布于一工件表面，該涂布優選使用噴涂工藝，此外，還可采用浸涂、刷涂等常規工藝，不同涂布工藝形成的涂層外觀可能會存在差異。
然后，熱固化，該工藝采用低溫處理，優選為60～80℃的溫度，時間優選為30～50分鐘，可采用送進烘箱或熱風處理等方式。經適當時間的烘烤，得到一具有黑色高光澤且抗污、防水的樹脂涂層。
在該形成的樹脂涂層中，含有的氟素側鏈為強極性，因此與所得樹脂兼容性不佳，且該氟素的比重相較于所得樹脂為低，從而在聚合反應中該氟素側鏈從樹脂表面浮出，在表層形成針狀結構，從而形成一低表面張力的氟系表層。該氟系表層因表面張力低，具有疏水性。
而該粒徑小于等于191.4納米的顏料粒子在熱固化后被包覆在所得樹脂涂層內并均勻分散。分散在樹脂表層的顏料粒子固化后，表現為樹脂表面的微突起。
具有該種結構的涂料體系類似于自然現象中發生“蓮花效應”的結構特征，具有抗污防水、耐久性好及光澤性高的優點。
本發明熱固型納米涂料的第一實施例為在含有適量二甲苯/甲苯的混合溶劑的反應器中，依次加入占整個體系重量比為35％的含氟素壓克力/硅樹脂、8％的粒徑為137.0納米的碳黑粒子，維持攪拌5個小時，使其充分混合均勻形成一混合物。將攪拌好的混合物噴涂于待加工工件表面，而后送入烘箱，在60℃左右進行熱固化處理50分鐘，得到一納米涂層A。將所得的納米涂層A放入原子力顯微鏡下觀察其表面形態，得到如圖1所示的原子力顯微鏡照片。
本發明熱固型納米涂料的第二實施例為在含有適量二甲苯/甲苯/1-丁醇/丁基醋酸鹽/2-乙氧基醋酸鹽的體積比為6∶9∶1∶2∶2的混合溶劑的反應器中，依次加入占整個體系重量比為45％的含氟素壓克力/硅樹脂、5％的粒徑為191.4納米的碳黑粒子，維持攪拌5個小時，使其充分混合均勻。將攪拌好的混合物噴涂于待加工工件表面，而后送入烘箱，在60℃左右進行熱固化處理50分鐘，得到一納米涂層B。將所得的納米涂層B放入原子力顯微鏡下觀察其表面形態，得到如圖2所示的原子力顯微鏡照片。
觀察圖1、圖2所示的原子力顯微鏡照片，其中浮出的針狀結構為氟素側鏈從樹脂表面浮出所產生，該針狀結構下方的微突起即為碳黑納米粒子固化在樹脂涂層所產生。該種結構可產生“蓮花效應”，有利于涂料的抗污防水。對比上述圖片發現，當碳黑粒子的粒徑為137.0納米時，其利于“蓮花效應”的結構特征最為顯著，針狀結構最為突出，表面的微突起也最明顯；當粒徑為191.4納米時，該結構特征不太明顯。因此，顏料粒子粒徑越小，越有利于發生“蓮花效應”，粒徑小于等于191.4納米有利于發生“蓮花效應”。也就是說，顏料粒子的粒徑對于納米涂層的抗污防水效果及耐久性具有重要作用。
與現有技術的傳統面漆相比，本發明實施例熱固型納米涂料的涂層含有與樹脂兼容性不佳且比重低的氟素側鏈，該氟素側鏈形成浮出涂層表面的針狀結構層，該針狀結構層具有表面張力低，疏水性佳的優點。
粒徑小于等于191.4納米的顏料粒子與樹脂一起固化，使得該涂層表面形成微突起結構。該種結構有利于發生抗污、防水的“蓮花效應”。并且，相較于傳統涂料，該涂層烘干時間短，干燥快。
對所得的涂層進行機械性質檢測，測得粘度達5B，硬度達1H，而目前業界標準為粘度5B、硬度1H，達到該標準的涂層不易受損或脫落。同時，本發明實施例所得涂層的光澤度測試結果大于90。對于光澤度計的測試而言，所得數值越高表示越接近鏡面效果，根據經驗，光澤度至少達80以上才能達到鏡面效果。因此，本發明實施例所得的涂層達到業界硬度、粘度及光澤度等各項要求。
因此，通過本發明實施例的分子結構設計所得的納米涂料具有干燥快、抗污、防水、耐久性好及光澤性高等優點。
權利要求
1.一種熱固型納米涂料，其是由重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂及填充在該樹脂中的重量比為4～30％的顏料粒子及余量的溶劑構成，該含氟素壓克力/硅樹脂的結構式如下 式中，R、R2均為含碳原子數為1～4的烷鏈，x值為1～3，m值為83～277。
2.如權利要求1所述的熱固型納米涂料，其特征在于含氟素壓克力/硅樹脂的含量為35～50％。
3.如權利要求1所述的熱固型納米涂料，其特征在于顏料粒子的重量比含量為5～20％。
4.如權利要求1所述的熱固型納米涂料，其特征在于顏料粒子的材質包括碳黑。
5.如權利要求1所述的熱固型納米涂料，其特征在于該顏料粒子的粒徑小于等于191.4納米。
6.如權利要求1所述的熱固型納米涂料，其特征在于該溶劑為二甲苯、甲苯、1-丁醇、丁基醋酸鹽、2-乙氧基醋酸鹽的任一種或幾種的組合。
7.一種熱固型納米涂料的制備方法，其包括如下步驟將重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂、4～30％的顏料粒子依序加于預先裝入余量溶劑的反應器；及攪拌使其混合均勻，形成一混合物。
8.如權利要求7所述的熱固型納米涂料的制備方法，其特征在于該顏料粒子包括粒徑小于等于191.4納米的碳黑粒子。
9.如權利要求7所述的熱固型納米涂料的制備方法，其特征在于該溶劑為二甲苯、甲苯、1-丁醇、丁基醋酸鹽、2-乙氧基醋酸鹽的任一種或幾種的組合。
10.如權利要求7所述的熱固型納米涂料的制備方法，其特征在于該攪拌包括攪拌棒攪拌或超聲波震蕩攪拌。
11.一種熱固型納米涂料的使用方法，其包括如下步驟將如權利要求7所述的混合物涂布于一工件表面；及熱固化。
12.如權利要求11所述的熱固型納米涂料的使用方法，其特征在于該涂布包括噴涂浸涂、刷涂。
13.如權利要求11所述的熱固型納米涂料的使用方法，其特征在于該熱固化溫度為60～80℃。
14.如權利要求11所述的熱固型納米涂料的使用方法，其特征在于該熱固化時間為30～50分鐘。
15.如權利要求11所述的熱固型納米涂料的使用方法，其特征在于該熱固化包括在烘箱中進行或熱風處理。
全文摘要
本發明提供一種熱固型納米涂料，它是由重量比為30～60％的含氟素壓克力/硅樹脂和填充在該樹脂中的重量比為4～30％的顏料粒子以及余量的溶劑構成，該含氟素壓克力/硅樹脂的結構式如下其中，R、R
文檔編號B05D3/02GK1927965SQ20051003713
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月5日 優先權日2005年9月5日
發明者何紀壯, 蕭博元, 黃全德, 陳升熙 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司