作者: ‖ 时间:2022-03-24 ‖ 来源: ‖ 点击:55
陕西宝塔山油漆股份申请的“一种聚丙烯酸酯类分散剂及超疏水涂层的制及其应用”发明专利获国家知识产权局授权。此项发明研制了一种丙烯酸酯聚合物分散剂,采用此种分散剂和纳米材料制了「一尘不染」的超疏水涂层,纳米粒子分散性极佳,涂层具有透明性好、耐化学介质性能强等优势,可实现批量化生产。
超疏水表面因具有独特的自清洁、拒水、抗污功能而在航天航海、军民制造及生物医疗等各领域广泛应用。目前,常见的制超疏水纳米复合涂层的方法有刻蚀法、化学气相沉积法、溶胶‑凝胶法、喷涂法等,但是大部分的制方法操作过程繁复、成本高、不易于大面积制,所得涂层透光性、耐久性较差,致使超疏水涂层难以实现工业化。
喷涂法“粘结剂+疏水纳米粒子”法集成了喷涂工艺和粘结剂的优点,不仅能增强涂层与基材之间的结合力,而且可赋予涂层表面合适的粗糙结构和低表面能,被认为是大面积制耐久性超疏水涂层简单有效的方法之一。然而,喷涂法需要使用大量的疏水纳米粒子(≥20wt.%),这些纳米粒子通常比表面积大、与粘结剂的相互作用弱,致使涂层的机械耐久性下降。因此,纳米粒子在分散液及涂层中分散性好坏已经成为制约超疏水纳米复合涂层工业化应用的关键。除磷剂
聚合物分散剂是通过向聚合物中引入极性官能团与纳米粒子表面形成静电吸附作用,同时借助聚合物长链的空间位阻效应提高纳米粒子分散稳定性。相较于传统小分子分散剂活性位点少、空间位阻效应差和易解吸等缺陷,聚合物分散剂由于自身具有长链结构,能够提供较多锚固位点和所需空间位阻,大幅度改善粒子分散性及稳定性。
聚合物分散剂概念早由Schofield J .D.提出,之后国外聚合物分散剂相关产品投入陆续使用。国内关于聚合物分散剂的研究相对较晚,早是华东理工大学王正东教授在90年代初联合企业自主研发了一系列聚合物型分散剂并投入生产使用。目前,聚合物分散剂技术主要掌握在ICI、Dupont、BYK、EFKA等几家国际知名,市场上分散剂种类较多,但应用于制超疏水纳米复合涂料的分散剂较少,因此难以获得透明性与耐久性兼具的超疏水涂层。
为解决现有技术中存在的上述缺陷,本发明的目的在于提供一种溶剂型聚合物分散剂及其制方法,通过汉森溶解度参数,设计并制出以聚酯作为溶剂化链,仲胺基为锚定基团的聚丙烯酸酯类分散剂,该聚合物分散剂制方法多样,制条件简单,各官能团比例可灵活调控。本发明的另一目的在于提供一种透明超疏水涂层的制方法,所得超疏水涂层透明度高,以丙烯酸酯作为溶剂化链可以有效提高涂层表面耐化学介质性能;该方法基于聚合物分散剂与疏水粒子间的多重相互作用,除磷剂一步喷涂,工艺简单,成本低,基材通用型强,适于大规模工业化生产。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下有益效果:1.本发明采用自由基共聚合反应制丙烯酸酯类聚合物,制方法简单,所得聚合物结构明确,各功能单体单元组成比例可根据投料比灵活调控,作为分散剂中溶剂化链部分,提高疏水纳米粒子与体系间相容性。2.本发明利用侧基含有仲胺基团作为锚定基团,与疏水粒子表面产生多重相互作用,在粒子表面形成分散剂层,利用自身长链结构提供空间位阻改善纳米粒子分散稳定性。
3.本发明利用侧基接枝仲胺基团的聚丙烯酸酯类聚合物分散、疏水二氧化硅纳米粒子和树脂粘结剂的一步喷涂法,制得到透明超疏水涂层,此方法操作工艺简单,除磷剂反应条件绿色温和,基材通用型强,适于大规模工业化生产。4.本发明所得超疏水涂层形貌均一,透明性接近,涂层表面水接触角为150-170°,涂层表面滚动角为0‑10°;涂层具有良好的超疏水自清洁性能,涂层耐化学介质性能显著提高。
宝塔山油漆始建于1958年,主要从事涂料等产品的研发、生产与销售,以及提供工程施工服务,产品涵盖了工业涂料、建筑涂料、地坪涂料、汽车涂料、防腐涂料等。目前,在陕西、广东建有三个生产基地。目前,宝塔山油漆是西北地区规模的涂料生产企业,年产量超10万吨,年销售收入超10亿元。
宝塔山漆技术实力雄厚,现有上百名工程技术人员,先后与西北工业大学建立了涂料研发实验室,与西安交通大学、西北大学、陕西科技大学、陕西师范大学等高等科研院校长期进行产学研合作。截止目前,共承担了省、市科技计划项目9项,主持(参与)起草国家及行业标准20余项,获得省、市科技进步奖十余项,申请发明专利超过40项。(涂界)
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