本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯自清潔涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)作為一種具有高強(qiáng)度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料,在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于貯罐、管道、冷庫(kù)、啤酒、發(fā)酵罐、保鮮桶的絕熱保溫保冷，房屋建筑絕熱防水等，有著出色的防水性。建筑外墻涂料可以美化環(huán)境和居室，但是由于傳統(tǒng)涂料耐洗刷性差，時(shí)間不長(zhǎng)涂層就會(huì)發(fā)生色變、脫落，玻璃幕墻或瓷磚貼面又會(huì)帶來光污染、增加建筑物自重、存在安全隱患等問題。并且隨著城市的環(huán)境污染正在加劇，其中粉塵污染、氣體污染尤為嚴(yán)重。建筑外墻特別是高層建筑，正在受到越來越嚴(yán)重的侵蝕。自清潔涂料的作用越來越重要，自清潔涂料具有優(yōu)良的防水性、自潔功能，能夠長(zhǎng)期保持潔凈。自清潔涂料的技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)是基于仿生學(xué)的原理，根據(jù)"荷葉自清潔原理"設(shè)計(jì)的清潔涂料取得了成功。但是，現(xiàn)在的一些自清潔涂料的主要成分為提供粗糙結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)物，因此與基材之間的結(jié)合力較差，耐久性不高，制備方法也比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了得到具有較好自清潔效果、較好耐久性并適用于工業(yè)應(yīng)用的涂料，本發(fā)明提供了一種聚氨酯自清潔涂料及其制備方法，該涂料自清潔效果明顯且其制備方法簡(jiǎn)單。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種聚氨酯自清潔涂料的制備方法，其包括如下步驟：將液體聚碳酸酯二醇加入反應(yīng)器中后加熱至115-125℃并抽真空直至反應(yīng)器中無(wú)氣泡為止，降溫至75-80℃，向反應(yīng)器中加入有機(jī)溶劑，攪拌回流10-20min，然后加入芳香族二異氰酸酯并反應(yīng)2-3h，之后加入全氟-1-辛醇并反應(yīng)1-1.5h，再加入氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30min，冷卻至室溫得到的液態(tài)混合物即為所述聚氨酯自清潔涂料，其中聚碳酸酯二醇與有機(jī)溶劑的用量比為(5-10)mmol：(100-200)mL，聚碳酸酯二醇、芳香族二異氰酸酯和全氟-1-辛醇的摩爾比為1：(3-5)：(2-4)，聚碳酸酯二醇與氧化鑭粉末的質(zhì)量比為1：(1-1.2)。

具體的，所述有機(jī)溶劑為丙酮或苯。

具體的，所述芳香族二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯。

優(yōu)選的，所述聚碳酸酯二醇的分子量為1000，其對(duì)應(yīng)牌號(hào)為T5651。

優(yōu)選的，所述聚碳酸酯二醇的分子量為2000，其對(duì)應(yīng)牌號(hào)為T5652。

優(yōu)選的，聚碳酸酯二醇、甲苯二異氰酸酯和全氟-1-辛醇的摩爾比為1：4：3。

優(yōu)選的，聚碳酸酯二醇與氧化鑭粉末的質(zhì)量比為1：1。

本發(fā)明還提供一種聚氨酯自清潔涂料，其通過上述方法制備得到。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的積極效果為：本發(fā)明采用聚氨酯為主體材料，中間結(jié)合含氟低表面能物質(zhì)，有效降低材料的表面能，最后加入疏水的稀土氧化物氧化鑭，使得涂料干燥后的涂層具有充足的粗糙結(jié)構(gòu)，低表面能及表面的粗糙結(jié)構(gòu)使得涂層具有良好的自清潔性，經(jīng)測(cè)試所得涂層與多種基材均有很好的結(jié)合作用，且涂層具有較好的耐久性。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的聚氨酯自清潔涂料的紅外譜圖；

圖2為實(shí)施例1制備的聚氨酯自清潔涂料的在基材表面形成涂層后水滴于其上的接觸角圖片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明以下實(shí)施例中使用的方法未經(jīng)特別說明均為常規(guī)方法，使用的藥品未經(jīng)特殊說明均為市售產(chǎn)品。

實(shí)施例1

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5651)于500mL四口瓶中，加熱到120℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至80℃，再加入100mL丙酮，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入6.97g甲苯二異氰酸酯(TDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入12.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:4:3，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入10.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

從上述聚氨酯自清潔涂料中取樣測(cè)定其紅外譜圖，得到的紅外圖譜如圖1所示，從圖1中可知在紅外譜圖中2273cm^-1處的異氰酸酯峰消失，以及1405.01、1468.19、1533.29cm^-1處的苯環(huán)峰存在，說明甲苯二異氰酸酯完全反應(yīng)，另外1251.41cm^-1、1064.34cm^-1處的CF伸縮峰出現(xiàn)，而—OH的伸縮峰很小，表面全氟辛醇和聚碳酸酯二醇幾乎反應(yīng)完全，1599.82cm^-1處的—NHCOO—出現(xiàn)，表明聚氨酯成功合成。按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且其表面水滴接觸角圖片如圖2所示，其接觸角約為155度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

實(shí)施例2

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5651)于500mL四口瓶中，加熱到115℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至75℃，再加入200mL丙酮，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入5.22g甲苯二異氰酸酯(TDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入8.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:3:2，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入10.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且水滴在該涂層表面的接觸角約為153度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

實(shí)施例3

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取10.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5651)于500mL四口瓶中，加熱到120℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至80℃，再加入200mL丙酮，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入8.71g甲苯二異氰酸酯(TDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入16.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:5:4，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入10.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且水滴在該涂層表面的接觸角約為152度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

實(shí)施例4

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取5.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5651)于500mL四口瓶中，加熱到125℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至78℃，再加入150mL丙酮，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入6.97g甲苯二異氰酸酯(TDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入12.00g全氟-1-辛醇，PCDL、TDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:4:3，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入10.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且水滴在該涂層表面的接觸角約為151度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

實(shí)施例5

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取20.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5652)于500mL四口瓶中，加熱到120℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至80℃，再加入200mL苯，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入6.97g二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入12.00g全氟-1-辛醇，PCDL、MDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:4:3，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入22.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且水滴在該涂層表面的接觸角約為154度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

實(shí)施例6

一種聚氨酯自清潔涂料，其制備方法如下：

取20.00g聚碳酸酯二醇(PCDL牌號(hào)：T5652)于500mL四口瓶中，加熱到120℃并抽真空直到其中沒有氣泡為止，停止抽真空，降溫至80℃，再加入150mL苯，攪拌回流10-20分鐘，然后再加入6.97g二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)反應(yīng)2-3小時(shí)，之后加入16.00g全氟-1-辛醇，PCDL、MDI與全氟-1-辛醇的物質(zhì)的量之比為1:4:4，再反應(yīng)1-1.5小時(shí)，加入24.00g氧化鑭粉末，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得混合液即為所述聚氨酯自清潔涂料。

按照現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)方法將得到的聚氨酯自清潔涂料涂于陶瓷、玻璃或鋼等基材表面，干燥后得涂層，經(jīng)測(cè)試涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗沖擊性能等均能達(dá)到聚氨酯防水涂料國(guó)標(biāo)GB/T 19250-2013中的相關(guān)要求，且水滴在該涂層表面的接觸角約為151度，表明涂層表面具有超疏水性，即類似荷葉表面具有自清潔能力。

對(duì)比例1

與實(shí)施例1相比，對(duì)比例1僅有的不同點(diǎn)為制備過程中不加入全氟-1-辛醇，其他步驟完全一樣。經(jīng)測(cè)試水滴在對(duì)比例1得到的涂層表面的接觸角為145度，不具備超疏水性能，即因缺少低表面能的全氟-1-辛醇，得到的涂料無(wú)自清潔能力。

對(duì)比例2

與實(shí)施例1相比，對(duì)比例1僅有的不同點(diǎn)為制備過程中不加入氧化鑭粉末，其他步驟完全一樣。經(jīng)測(cè)試水滴在對(duì)比例2得到的涂層表面的接觸角約為150度，有一定的超疏水性能，即因缺少氧化鑭粉末，故涂層表面缺少一定的粗糙結(jié)構(gòu)，得到的涂料自清潔能力下降。

所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。