本發(fā)明涉及化工涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超耐鋼絲絨涂料及其使用方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于建筑行業(yè)、運輸行業(yè)、3c行業(yè)中的pc、pmma、pet等塑料材料，會要求具有一定的硬度、耐磨耗性能、耐水性能、抗污性能等。一般通過涂料加硬覆膜處理，從而賦予特殊功能，達(dá)到應(yīng)用要求。
能達(dá)到覆膜后具有良好的疏水、疏油、抗污、耐磨、加硬的效果，至今的解決方案是在涂料中，通過添加氟助劑來實現(xiàn)。雖然在涂料中添加了氟助劑后，能夠賦予成膜后具有高水接觸角(100°-108°)，良好的耐磨性能(鋼絲絨耐磨擦測試次數(shù)50-200回合)，但是氟助劑的成本高，且與體系相容性差、穩(wěn)定性差，并容易造成涂料配制或應(yīng)用過程中各種限制，往往達(dá)不到最佳理想效果。
隨著科技發(fā)展以及人們的高質(zhì)量追求，需要開發(fā)一種在涂料體系中穩(wěn)定性佳，成本相對低，并能滿足對pc、pmma、pet等塑料材料覆膜后具有優(yōu)異的疏水、疏油、抗污、耐磨、加硬的效果的涂料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有優(yōu)異超耐鋼絲絨的涂料，且該涂料同時具有改善的加硬、疏水、疏油、抗污的效果。
本發(fā)明的另一目的是提供上述超耐鋼絲絨涂料的使用方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種超耐鋼絲絨涂料，按重量份計，包括如下組分：
其中，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的結(jié)構(gòu)式：
或
其中，式i是由反應(yīng)物a、b、c通過加成反應(yīng)所得；
其中，r為源自反應(yīng)物a的低聚氟硅氧烷，
r′為源自反應(yīng)物b的二異氰酸酯，
r″為源自反應(yīng)物c的烷基丙烯酸酯；
m的取值范圍為1-100，優(yōu)選為10-50。
其中，所述反應(yīng)物a具有如式ii所示的結(jié)構(gòu)式：
其中，n的取值范圍為1-100，優(yōu)選為5-50；
當(dāng)m的取值范圍大于100，聚合度高，導(dǎo)致粘度大，操作難。
其中，所述反應(yīng)物a具有如式ii所示的結(jié)構(gòu)式：
其中，n的取值范圍為1-100，優(yōu)選為5-50。
當(dāng)n的取值范圍大于100，聚合度高，導(dǎo)致粘度大，操作難，且不利于反應(yīng)。
其中，基于超耐鋼絲絨涂料的總重量，所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物為20-50份，當(dāng)所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份過少，低于20重量份，無法達(dá)到預(yù)期的耐鋼絲絨性能；當(dāng)所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的重量份過多，超過50重量份，耐鋼絲絨性能提升微弱。
其中，所述反應(yīng)物a的粘度為0.005-100pa·s。所述粘度是采用博勒飛粘度計在25℃恒溫2小時以上后測試得到的。
其中，所述反應(yīng)物b為二異氰酸酯，選自異佛爾酮二異氰酸酯ipdi、二苯基甲烷二異氰酸酯mdi、4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯hmdi、六亞甲基二異氰酸酯hdi、甲苯二異氰酸酯tdi中的一種或幾種。
其中，所述反應(yīng)物c選自甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一種或幾種。
本發(fā)明還公開了一種上述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物的制備方法，包括如下步驟：
1)制備反應(yīng)物a：將三氟丙基甲基環(huán)三硅氧烷通過酸催化，在50-90℃反應(yīng)，抽低后得到反應(yīng)物a；
2)制備nco基團(tuán)封端的
或
嵌段前驅(qū)體：將反應(yīng)物a在110-120℃下抽真空1-2小時后降至15-35℃，與反應(yīng)物b在50-70℃下反應(yīng)2-4小時，得到nco基團(tuán)封端的
或
嵌段前驅(qū)體；
3)將反應(yīng)物c在110-120℃下抽真空1-2小時后降至15-35℃，與nco基團(tuán)封端的
或
嵌段前驅(qū)體在70-90℃下反應(yīng)3-6小時，即得。
其中，步驟1)中，所述酸催化是指采用陽離子樹脂作為酸催化劑；所述抽低指將低沸點物料，通過負(fù)壓抽出。
其中，步驟2)中，所述反應(yīng)物a與反應(yīng)物b的摩爾比為1:1-2。
其中，步驟3)中，所述反應(yīng)物c與nco基團(tuán)封端的
或
嵌段前驅(qū)體的摩爾比為1-2:1。
其中，所述多官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸樹脂選自二至九官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸樹脂中的一種或幾種；可以列舉出但不限于沙多瑪?shù)闹咀寰郯滨ケ┧狨n996、聚氨酯丙烯酸酯cn989、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9010、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9013中的一種或幾種。
其中，所述光引發(fā)劑可以列舉出但不限于irgacure184、irgacure819、lucirintpo、irgacure907、irgacure651中的一種或幾種；其中，所述流平劑可以列舉出但不限于byk-302、byk-346、byk-354、tegorad2100、tegorad2300中的一種或幾種；其中，所述溶劑可以列舉出但不限于異丙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丁酮、甲基異丁基酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一種或幾種。通過溶劑選取及用量調(diào)整粘度，可適用于如噴涂、淋涂、浸涂或輥涂的不同涂布工藝。
上述超耐鋼絲絨涂料可以通過如下步驟制備得到：將上述各組分按照配比進(jìn)行充分高速分散，并使用0.45μm濾芯過濾，即得。
其中，所述充分高速分散的設(shè)備為高速分散機(jī)，轉(zhuǎn)速為300-1500rpm，分散時間為30-120min。
本發(fā)明還公開了一種上述超耐鋼絲絨涂料的使用方法，包括如下步驟：
1)施工環(huán)境：溫度20-35℃，相對濕度20-50％r.h.；
2)涂布方式：噴涂、淋涂、浸涂、輥涂；
3)涂料粘度：噴涂，巖田2#杯7-10s；淋涂，品氏粘度計3-10mpa·s；浸涂，品氏粘度計3-10mpa·s；輥涂，品氏粘度計3-10mpa·s；
4)基材處理：pc、pmma、pet或復(fù)合塑料基材，用乙醇或異丙醇清潔去除污染物，并靜電除塵；
5)流平時間：室溫1-5min；
6)預(yù)熱：50-80℃，2-5min；
7)紫外光固化：fusionh燈，固化能量200-2000mj/cm2；
8)固化后膜厚：3-20μm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
本發(fā)明通過添加特定含量的特定結(jié)構(gòu)的含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物，能夠使最終制備得到的超耐鋼絲絨涂料獲得難以預(yù)料的性能改善，包括改善的加硬、疏水、疏油和抗污性能，和改善的耐鋼絲絨性能；特別是將該超耐鋼絲絨涂料應(yīng)用成膜后，在應(yīng)用過程中能夠顯著提高其耐鋼絲絨性能，并遠(yuǎn)超出市面上耐鋼絲絨性能標(biāo)準(zhǔn)。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制。
現(xiàn)對實施例及對比例所用的原材料做如下說明，但不限于這些材料：
多官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸樹脂：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9013，沙多瑪；
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn996，沙多瑪；
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯cn9010，沙多瑪；
聚氨酯丙烯酸酯cn989，沙多瑪；
光引發(fā)劑：irgacure184，汽巴；
irgacure651，汽巴；
lucirintpo，巴斯夫；
irgacure907，汽巴；
irgacure819，汽巴；
流平劑：byk-346，畢克；
tegorad2300，迪高；
byk-354，畢克；
byk-302，畢克；
tegorad2100，迪高；
溶劑：異丙醇，正丁醇、丙二醇甲醚、醋酸乙酯、丁酮均為市購。
各性能的測試標(biāo)準(zhǔn)或方法：
粘度：采用博勒飛粘度計在25℃恒溫2小時以上后測試得到的；
外觀：目測；
鉛筆硬度：astmd3363；
附著力：劃格法，三菱鉛筆，750g，astmd3002、d3359；
透光率及霧度：astmd1003；
水接觸角：astmd5964；
耐沸水煮性能：沸騰的蒸餾水中煮4hrs后，測試附著力；
耐鋼絲絨性能：線性磨耗儀，鋼絲絨為美國homax#0000，壓力1000g/cm2，行程3.3cm，速度40cycles/min，磨耗一定次數(shù)(每隔200cycle觀察一次)使用放大鏡觀察表面外觀是否有劃痕。
實施例1-6及對比例1-2：超耐鋼絲絨涂料的制備
將含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物、多官能團(tuán)聚氨酯丙烯酸樹脂、光引發(fā)劑、流平劑、溶劑按照表1的配比進(jìn)行充分高速分散，并使用0.45μm濾芯過濾，即得超耐鋼絲絨涂料；其中所述含聚氟硅氧烷嵌段的聚氨酯丙烯酸酯共聚物具有如式i所示的結(jié)構(gòu)式：
或
其中，式i是由反應(yīng)物a、b、c通過加成反應(yīng)所得；
其中，r為源自反應(yīng)物a的低聚氟硅氧烷，
r′為源自反應(yīng)物b的二異氰酸酯，
r″為源自反應(yīng)物c的烷基丙烯酸酯。
對比例3：中國專利cn103333603b中的實施例1：
用于imf的uv光固化涂料的制備：
(1)將15g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(cytec-eb9260)、4g納米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(basf-po9026)、4g超支化聚酯丙烯酸酯(eternal-6361-100)和70g有機(jī)溶劑(35g乙酸乙酯和35g甲基異丁基酮)混合均勻，得到樹脂混合物；
(2)向步驟(1)得到的混合物中加入5g活性稀釋劑(eternal-em70)、0.1g流平劑(byk-uv3500)、1g二氧化硅分散體(nanobyk-3650)和1g光引發(fā)劑(darocurmbf)，攪拌、過濾，得到用于imf的uv光固化涂料。
對比例4：中國專利cn103333603b中的實施例2：
用于imf的uv光固化涂料的制備：
(1)將30g脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(eternal-6130b-80)、2g納米粒子接枝改性的聚醚丙烯酸酯(basf-po9026)、5g超支化聚酯丙烯酸酯(sartomer-cn2302)和50g有機(jī)溶劑(34g乙酸乙酯和16g環(huán)己酮)混合均勻，得到樹脂混合物；
(2)向步驟(1)得到的混合物中加入10g活性稀釋劑(eternal-em90)、0.5g流平劑(byk-uv3530)、0.5g氧化鋁分散體(nanobyk-3610)和2g光引發(fā)劑(darocur1173)，攪拌、過濾，得到用于imf的uv光固化涂料。
將實施例1-6及對比例1-2制備得到的超耐鋼絲絨涂料或?qū)Ρ壤?和4得到的用于imf的uv光固化涂料通過如下步驟進(jìn)行使用：
1)施工環(huán)境：溫度20-35℃，相對濕度20-50％r.h.；
2)涂布方式：淋涂；
3)涂料粘度：淋涂，品氏粘度計3-10mpa·s；
4)基材處理：1.0mmpc與pmma復(fù)合板，用乙醇清潔去除污染物，并靜電除塵；
5)流平時間：室溫1-5min；
6)預(yù)熱：50-80℃，2-5min；
7)紫外光固化：fusionh燈，固化能量200-2000mj/cm2；
8)固化后膜厚：3-20μm；
測試紫外光固化后的1.0mmpc與pmma復(fù)合板的外觀、硬度、附著力、透光率、霧度、水接觸角、耐沸水煮、耐鋼絲絨性能如表1和表2所示。
表1實施例1-6及對比例1-2的各組分配比及各性能指標(biāo)測試結(jié)果
表2