疏水防污涂料的制造方法與疏水防污涂膜的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于涂料，且特別是有關(guān)于疏水防污涂料的制造方法與疏水防污涂膜 的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般而言，各種基材表面在經(jīng)過長時間的使用后，表面容易形成污垢，嚴重者更是 難以去除，或是需要使用強腐蝕性的清潔劑來做清潔，此舉容易造成環(huán)境與人體的傷害。因 此，目前逐漸開發(fā)各種防污及易潔涂料，可使得基材表面比較不容易臟，且仍可使基材維持 干凈的外觀。
[0003] 然而，現(xiàn)下常用的防污涂料的制造過程中，例如在利用溶膠-凝膠反應(yīng)的制程中， 必須使用大量的有機溶劑（如醇類、甲苯、四氫呋喃（THF)等），所形成的防污涂料中因此 含有大量的有機溶劑（例如大于90wt%)。亦即，這些防污涂料具有高揮發(fā)性有機化合物 (Volatileorganiccompound;V0C)值，例如V0C值介于800_900g/L之間，甚至是更高的數(shù) 值，故會造成環(huán)境的污染。
[0004] 傳統(tǒng)上，以溶膠-凝膠反應(yīng)形成疏水防污涂料時，由于反應(yīng)物在水相中不穩(wěn)定，反 應(yīng)必須在含有有機溶劑的條件下進行，否則會造成反應(yīng)物分層或膠化等問題。雖然，已有部 分研究利用水性化樹脂（waterborneresin)，例如水性聚氨酯（waterbornepolyurethane; waterbornePU)，使得溶膠-凝膠反應(yīng)可在水相中進行，然而反應(yīng)過程中通常仍需使用少量 的有機溶劑，以維持反應(yīng)穩(wěn)定性，但其所得產(chǎn)物通常難以維持良好疏水性質(zhì)，因此無法作為 良好的疏水防污涂料。此外，聚氨基甲酸酯的耐候性（weather-proof)、硬度較差，故不適合 應(yīng)用于戶外。并且，由于聚氨酯的分子量較大，在添加至其他系統(tǒng)時，常會有不兼容的問題， 故局限其應(yīng)用。
[0005] 因此，目前極需一種具有低揮發(fā)性有機化合物（V0C)的防污涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有低V0C的疏水防污涂料的制造方法，以及利用該 疏水防污涂料形成疏水防污涂膜的方法。
[0007] 本發(fā)明一實施例提供的疏水防污涂料的制造方法，包括：(a)將溶膠-凝膠前驅(qū) 物、水、水性膠態(tài)二氧化硅懸浮液、及催化劑混合進行溶膠-凝膠反應(yīng)，以形成具有微粒的 溶液，其中溶膠-凝膠反應(yīng)在未添加有機溶劑的條件下進行；(b)以疏水劑對該具有微粒的 溶液中的微粒進行化學(xué)改質(zhì)，以形成具有表面改質(zhì)微粒的溶液；以及（c)將界面活性劑加 入具有表面改質(zhì)微粒的溶液，以形成疏水防污涂料。
[0008] 本發(fā)明一實施例提供的疏水防污涂膜的形成方法，包括：以上述的疏水防污涂料 的制造方法，形成疏水防污涂料；將疏水防污涂料涂布在基材上；以及干燥或固化疏水防 污涂料，以形成疏水防污涂膜。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明提供的疏水防污涂料的制造方法，由于在合成過程中 并未額外添加任何有機溶劑，因此可降低最終形成的涂料的VOC值，符合環(huán)保的需求。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的疏水防污涂料的制造方法；
[0011] 其中，符號說明：
[0012] 102、104、106、108 步驟。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明一實施例提供在合成過程中不需使用有機溶劑的疏水防污涂料，其可良好 分散于水相系統(tǒng)中，且具有較低的V0C值與較高的穩(wěn)定性，故為較環(huán)保的防污涂料。
[0014] 圖1為本發(fā)明一實施例所述的疏水防污涂料的制造方法。參照圖1的步驟102， 首先，將溶膠-凝膠前驅(qū)物、水、水性膠態(tài)二氧化硅懸浮液、及催化劑混合進行溶膠-凝膠 (sol-gel)反應(yīng)，以形成具有微粒的溶液。在一實施例中，上述反應(yīng)物的比例如下：1重量份 的溶膠-凝膠前驅(qū)物、50至99. 9重量份的水、0. 01至5重量份的催化劑、0. 01至30重量 份的水性膠態(tài)二氧化硅懸浮液的水性膠態(tài)二氧化硅、與0. 01至5重量份的界面活性劑。若 水的用量過多，可能導(dǎo)致溶膠-凝膠反應(yīng)產(chǎn)生沉淀或膠化。若水的用量過低，可能會導(dǎo)致溶 膠-凝膠反應(yīng)不完全。若水性膠態(tài)二氧化硅的用量過高，則會降低涂料與基板之間的附著 力。若水性膠態(tài)二氧化硅的用量過低，將導(dǎo)致涂料形成的涂層具有過高的V0C值。若催化 劑的用量過高，則會使涂料無法與樹脂兼容或腐蝕基板。若催化劑的用量過低，則會使涂料 中的微粒尺寸過大甚至產(chǎn)生沉淀。
[0015] 上述溶膠-凝膠前驅(qū)物可為具有-SiOR或-SiOH官能基的結(jié)構(gòu)，其中 且n為正整數(shù)。溶膠-凝膠前驅(qū)物可為四甲氧基硅烷（tetramethoxysilane;TMOS)、四乙 氧基硅烷（tetraethoxysilane ;TE0S)、四異丙氧基欽（titanium tetraisopropoxide)、四 甲氧基欽（titanium tetramethoxide)、四乙氧基欽（titanium tetraethoxide)、四丁氧基 欽（titanium tetrabutoxide)、3- 丁氧基化錯（aluminum tri-sec-butoxide)、或正丁氧基 锫（zirconium n-butoxide)。上述水性膠態(tài)二氧化娃懸浮液可為LUDOX ?TMA、Lithium Polysilicate、或LUDOX ? AS-30。上述催化劑可為各種有機酸/堿或無機酸/堿，例如 鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、或類似物。
[0016] 在步驟102的溶膠-凝膠反應(yīng)中，并未額外添加任何有機溶劑，因此可降低最終形 成的涂料的V0C值。一般而言，傳統(tǒng)的溶膠-凝膠反應(yīng)中會加入有機溶劑以維持反應(yīng)物的 穩(wěn)定性。在一實施例中，此溶膠-凝膠反應(yīng)在無有機溶劑的情況下，其反應(yīng)時間介于1至 3. 5小時。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，溶膠-凝膠反應(yīng)在沒有有機溶劑的情況下，反應(yīng)物在水溶液中穩(wěn)定 性較差。若反應(yīng)時間太長，例如大于3. 5小時，上述混合液易產(chǎn)生膠化或沉淀，而無法繼續(xù) 進行后續(xù)的反應(yīng)。若反應(yīng)時間太短，例如小于1小時，則會造成溶膠-凝膠的反應(yīng)不完全。 此外，步驟102的反應(yīng)溫度可在室溫下進行，或在約15°C至40°C下進行。若反應(yīng)溫度過高， 則上述混合液易產(chǎn)生膠化或沉淀，而無法繼續(xù)進行后續(xù)的反應(yīng)。若反應(yīng)溫度過低，則易造成 溶膠-凝膠的反應(yīng)不完全。
[0017] 接下來，參照圖1的步驟104,將疏水劑加入步驟102所得具有微粒的溶液中，以對 溶液中的微粒進行化學(xué)改質(zhì)。在一實施例中，以1重量份的溶膠-凝膠前驅(qū)物作基準，需采 用0.01至30重量份的疏水劑。若疏水劑的用量過高，將使產(chǎn)品過于昂貴。若疏水劑的用 量過低，則會降低產(chǎn)品的防污特性。
[0018] 上述疏水劑可為娃系（Si-based)疏水劑、氟系（F-based)疏水劑、碳水化合物 (carbohydrate)疏水劑、碳氫化合物（hydrocarbon)疏水劑、或上述的組合。娃系疏水 劑可為硅氧烷（siloxane)、硅烷（silane)、聚硅氧烷（silicone)、或上述的組合。氟系 疏水劑例如為氟硅烷（fluorosilane)、氟烷基硅烷（fluoroalkyl silane;FAS)、聚四氟 乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚三氟乙烯（polytrifluoroethylene)、聚偏氟 乙烯（polyvinylfluroride)、官能性氟燒化合物（functional fluoroalkyl compound)、