[发明专利]一种耐高温自清洁涂料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温自清洁涂料及其制备方法。该涂料包括以下重量份的原料：有机硅改性聚氨酯树脂50～100份，改性纳米二氧化硅3～8份，硅烷偶联剂5～15份，聚四氟乙烯树脂15～30份，溶剂40～100份，助剂5～15份。本发明提供的耐高温自清洁涂料以有机硅改性聚氨酯树脂为基底，以聚四氟乙烯树脂为低表面能物质，并且添加了改性纳米二氧化硅，能够降低涂料经过涂覆后涂层的表面张力，使得涂层具有超疏水和自清洁的性能，同时还提高了涂料的耐高温和耐磨性能。本发明提供的耐高温自清洁涂料有效解决了现有的自清洁涂料形成超疏水涂层时存在的涂层硬度低、机械强度差、耐摩擦性能不理想的问题，同时涂层与被贴物之间具有较高的附着力，不易造成脱落。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐高温自清洁涂料及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的增强以及人力成本的增加，自清洁涂料在汽车、建筑以及新能源等领域引起了广泛关注。自清洁涂料的使用，能够极大地节省清洗墙体或基底的人力物力，对节约能源、保护环境和实现可持续发展具有极其重要的意义。

自然界中普遍存在通过形成疏水表面来达到自清洁功能的现象，例如以荷叶为代表的多种植物的叶子和花、昆虫的腿和翅膀等均表现出低粘附、自清洁能力，这种现象被称为“荷叶效应”。“荷叶效应”的仿生学原理是自清洁涂料技术开发的基础。自清洁涂料按对水的亲和性，可以分为亲水性和疏水型。其中，疏水性自清洁涂料的自清洁行为主要来源于其高的水接触角和低的滚动角。

耐高温自清洁涂料通常是通过在自清洁涂料中加入耐高温材料以使其具备耐高温性能，耐高温材料的加入会使得涂料对被贴物的附着力降低，并且疏水性自清洁涂料通常具有具有较低的表面能，与大部分基材的附着力较低，影响了涂料的使用。此外，疏水自清洁涂料形成的超疏水涂层往往存在涂层较脆、机械强度较差、耐摩擦性能不理想的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温自清洁涂料及其制备方法，该涂料同时兼具耐高温和自清洁的特性，并且在形成涂层时与被贴物之间具有高附着力。

根据本发明的第一个方面，提供一种耐高温自清洁涂料，包括以下重量份的原料：有机硅改性聚氨酯树脂50～100份，改性纳米二氧化硅3～8份，硅烷偶联剂5～15份，聚四氟乙烯树脂15～30份，溶剂40～100份，助剂5～15份。

本发明提供的耐高温自清洁涂料中含有有机硅改性聚氨酯树脂、硅烷偶联剂、改性纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、聚四氟乙烯以及溶剂和助剂，该涂料以有机硅改性聚氨酯树脂为基底，以聚四氟乙烯树脂为低表面能物质，能够有效降低涂料经过涂覆后涂层的表面张力，并且通过加入改性纳米二氧化硅使得涂层的表面能够形成粗糙的表面结构，赋予涂层超疏水和自清洁的性能，并且，改性纳米二氧化硅的加入使得涂层具备耐高温性能，还能够显著提高涂层的耐磨性能，有效解决了现有的自清洁涂料形成超疏水涂层时存在的涂层硬度低、机械强度差、耐摩擦性能不理想的问题，同时涂层与被贴物之间具有较高的附着力。

优选地，改性纳米二氧化硅由以下步骤制备得到：将甜菜碱盐酸盐和尿素混合均匀，在60～80℃下搅拌至透明，向其中加入纳米二氧化硅，反应至纳米二氧化硅完全溶解，得到改性纳米二氧化硅。

本方案采用甜菜碱盐酸盐/尿素制备得到的低共熔溶剂对纳米二氧化硅进行改性，甜菜碱盐酸盐作为氢键受体，尿素作为氢键供体，利用二者制备得到的低共熔溶剂具有氢键，利用低共熔溶剂中的氢键对纳米二氧化硅进行改性，将其用于本发明的涂料中，能够更好地降低漆膜的表面能以使污染物不易粘附在漆膜表面。

优选地，甜菜碱盐酸盐、尿素、纳米二氧化硅的质量比为30～40:20～30:30～40。

优选地，有机硅改性聚氨酯树脂由以下步骤制备得到：

(1)将聚酯多元醇、异氰酸酯、二羟甲基丙酸、丁酮、二月桂酸二丁基锡混合均匀，于60～70℃下反应2～4小时，得到混合液；