[发明专利]一种负载型纳米掺杂光固化水性防雾自洁涂料的制备方法

说明书

技术领域

一种负载型纳米掺杂光固化水性防雾自洁涂料的制备方法，属于紫外光固化树脂领域。

背景技术

目前，随着人们对环保意识的加强，紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯代替一般聚氨酯的的研究越来越热受到众多科研者的亲睐.在现有水性聚氨酯丙烯酸酯合成报道中，一般采用乳液法或本体法，这些方法多适用于活性较低异氰酸酯聚合，但后处理复杂，尤其是本体法体系粘度高，温度不易控制，容易产生凝胶等现象。而采用丙酮法合成的水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯工艺简单，反应易于控制，重复性好，乳液粒径范围大，产品质量高.

尽管紫外光固化水性聚氨酯可以基本消除活性稀释剂的使用，避免了由之引起的固化收缩，工艺简单，反应易于控制，重复性好，成为UV固化涂料发展的新方向。但是单一的光固化水性树脂在应用时都有一定的缺点，如官能度大的树脂的脆性太大，而大多数的树脂都是双官能度的物质，又存在固化性能不好的问题，在防雾自洁，抗菌，耐水性，耐候性等方面性能有待进一步提高，所以现阶段往往通过无机纳米材料的添加来改善其在防雾，耐水性耐侯性，硬度，热稳定性甚至在抗菌方面的缺点。

发明内容

本发明的目的是设计出在高耐划伤、耐候型、热稳定性、耐磨性方面有较好的性能甚至在防雾跟抗菌方面也有显著作用，在玻璃、太阳能板等表面涂层领域有很好的应用前景的光固化水性聚氨酯丙烯酸树脂。它的设计思路是：设计在光固化聚醚型聚氨酯预聚物的基础上，通过引入不同含量的负载型TiO₂-γ-Al₂O3来改性光固化水性聚氨酯。该技术的创新点在于负载型TiO₂-γ-Al₂O3的引入，能够提高光固化水性聚氨酯涂层的防雾自洁，抗菌性，以及耐水性，耐候性，硬度等方面。

具体步骤为：

(1)负载型TiO₂-γ-Al₂O₃无机复合材料的制备：先将γ-Al₂O₃颗粒分散在去离子水中，搅拌至分散均匀，在剧烈搅拌下将钛酸丁酯(与无水乙醇混合)加入，使钛酸丁酯充分水解，再过滤放入70℃干燥箱中干燥2h，最后在马弗炉中焙烧，温度为450℃，2h后得到负载型TiO₂-γ-Al₂O₃。

(2)光固化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物的合成：在装有搅拌器、温度计的干燥三口烧瓶中加入一定量的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，在滴液漏斗中加入一定量的PPG400和催化剂二月桂酸二正丁锡(DBTL)摇匀，滴加，升温至40℃，反应2h之后加入DMPA，升温至60℃，反应2h，最后加入HEA，升温至80℃，反应4h；其中每一步以二正丁胺法监测体系中NCO值的变化，当达到理论值时，进行下一步反应。n(IPDI)∶n(PPG400)∶n(DMPA)∶n(HEA)＝2∶1∶0.5∶1，所得到的产物记为A。

(3)光固化水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备：取定量预聚物A装入四口烧瓶，计算预聚物中羧基含量，以1∶1摩尔比计算三乙胺含量，将三乙胺装入滴液漏斗中，以2～3s/滴的速度滴加，反应在50℃下进行，滴加完之后，再反应半个小时，使得三乙胺与预聚物充分反应.反映完成后，将装置从油浴锅中取出，将体系自然冷却到室温，所得到的产物记为B。

(4)负载型TiO₂-γ-Al₂O₃光固化水性防雾自洁涂料的制备：称取相应量B装入三口烧瓶中，并称取所需要比例的TiO₂-γ-Al₂O3和一定量的去离子水混合均匀，装入滴液漏斗中，在快速搅拌的情况下以2s/滴的速度滴加，滴完后反应半个小时，使最后的固含量为15％，整个反应常温进行即可。

具体实施方式

实施例1：

1.负载型TiO₂-γ-Al₂O₃无机复合材料的制备：先将1.0g γ-Al₂O₃颗粒分散在10ml去离子水中，搅拌至分散均匀，在剧烈搅拌下将8.2g钛酸丁酯(与30ml无水乙醇混合)加入，使钛酸丁酯充分水解，再过滤放入70℃干燥箱中干燥2h，最后在马弗炉中焙烧，温度为450℃，2h后得到负载型TiO₂-γ-Al₂O₃(备用)。