本發(fā)明涉及一種水性防涂鴉涂料及其制備方法，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在城市建筑物和公共設(shè)施亂寫(xiě)亂畫(huà)的現(xiàn)象日益增加。涂鴉不僅嚴(yán)重影響市容景觀，還會(huì)損害地區(qū)形象，令城市管理者和居民十分頭疼。政府機(jī)構(gòu)對(duì)隨處可見(jiàn)的小廣告及涂鴉的清理投入大量的人力、物力和財(cái)力。為了快速有效地清除涂鴉污染，可在被保護(hù)的表面和污染材料之間建立一道屏障，即防涂鴉涂層，該涂層使涂寫(xiě)難以進(jìn)行，涂鴉污染易于清除。賦予物體表面一層低表面能防污涂層，可有效防止涂鴉的附著和污染，即使污染也能通過(guò)簡(jiǎn)單的擦拭輕松去除。目前，已知的表面能最低的化合物是有機(jī)氟類，而有機(jī)氟類又通過(guò)共聚改性可將其低表面能特性賦予其他聚合物，在成膜的過(guò)程中，含氟基團(tuán)會(huì)向表面遷移富集，使得涂層獲得更佳的低表面能效果。
據(jù)申請(qǐng)人了解，目前已有許多廠家利用氟碳樹(shù)脂的低表面能特性生產(chǎn)防涂鴉涂料，例如公開(kāi)號(hào)為CN101629049的中國(guó)專利公開(kāi)了一種防粘貼防涂鴉氟碳涂料及其使用方法，該專利以FEVE氟樹(shù)脂和改性含羥基聚二甲基硅氧烷樹(shù)脂結(jié)合制備的油性防涂鴉抗粘貼涂料；公開(kāi)號(hào)為CN102676034的中國(guó)專利公開(kāi)了一種適用于戶外設(shè)施的抗涂鴉涂料及其制備方法，該專利以含氟丙烯酸酯改性大豆油聚氨酯樹(shù)脂為主要成分的抗涂鴉涂料。上述防涂鴉涂料在短時(shí)間內(nèi)的防涂鴉效果十分良好，但是經(jīng)過(guò)多次涂鴉清除以及物理磨損，其防涂鴉性能會(huì)急劇下降，耐久性、耐擦洗性差，另外由于目前的防涂鴉涂料多為油性涂料，VOC排放較高，不符合環(huán)保要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種水性防涂鴉涂料，同時(shí)給出了其制備方法，該涂料不僅具有防涂鴉功能，還具有優(yōu)異的耐磨、耐擦洗性能，以及很好的耐粘污效果。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案提供了一種水性防涂鴉涂料，該涂料由以下重量份配比原料制成：含氟聚氨酯30～60份，納米鋁硅酸鹽1～15份，交聯(lián)劑0.5～5份，顏料5～15份，填料10～40份，消泡劑0.1～1份，成膜助劑0.2～2份，防腐防霉劑0.2～0.4份，增稠劑0.2～0.5份，分散劑0.1～0.5份，去離子水5～20份。
本發(fā)明的涂料采用水性含氟聚氨酯與層狀硅酸鹽礦物制成，并不是單純的將納米材料添加到涂料中，而是將納米顆粒化學(xué)鍵合到氟化聚合物結(jié)構(gòu)上，使得納米顆粒的屏蔽效應(yīng)與聚合物結(jié)構(gòu)的特征相結(jié)合，進(jìn)而使得涂料具有更為優(yōu)良的耐久性、耐擦洗性和耐粘污性能。
優(yōu)選地，所述含氟聚氨酯為陰離子型水性氟化聚氨酯，陰離子型水性氟化聚氨酯是以全氟聚醚為原料制備的。本發(fā)明采用陰離子型水性氟化聚氨酯，陰離子型水性氟化聚氨酯是一種軟段水性含氟聚氨酯，相較于傳統(tǒng)水性聚氨酯和硬段水性含氟聚氨酯，其表面性能、耐水性能和穩(wěn)定性能更優(yōu)，并且由于其含氟鏈段能夠向表面遷移，導(dǎo)致材料表面氟元素富集，進(jìn)而使氟化聚氨酯具有很低的表面能和良好的拒水拒油性能。
優(yōu)選地，所述納米鋁硅酸鹽為天然層狀硅酸鹽礦物，優(yōu)選蒙脫土、高嶺石、葉臘石、蛭石中的至少一種。本發(fā)明采用的層狀硅酸鹽礦物具有較高的縱橫比和高比表面積，這種結(jié)構(gòu)賦予了材料獨(dú)特的特征，例如優(yōu)異的屏蔽阻隔性，低氣體滲透性和較強(qiáng)的耐腐蝕性能。
優(yōu)選地，所述納米鋁硅酸鹽為經(jīng)有機(jī)改性劑改性的層狀硅酸鹽礦物。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述層狀硅酸鹽礦物為蒙脫土、高嶺石、葉臘石、蛭石中的至少一種；所述有機(jī)改性劑為季銨鹽(R4N+X-)，優(yōu)選四丁基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、氯化十二烷基二甲基芐基銨、十八烷基二甲基羥乙基銨硝酸鹽中的至少一種。本發(fā)明中層狀硅酸鹽礦物通過(guò)季銨鹽的改性，增加了納米復(fù)合材料與聚合物之間的相容性，便于二者之間建立良好的互作關(guān)系。
優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一種。
優(yōu)選地，所述顏料為鈦白、鋅鋇白、氧化鐵紅、酞青藍(lán)中的一種；所述填料為重鈣、云母粉中的至少一種。
優(yōu)選地，所述消泡劑為有機(jī)硅氧烷消泡劑、聚醚類和丙烯酸共聚消泡劑中的至少一種；所述成膜助劑為醇酯十二、二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇中的至少一種；所述防腐防霉劑為有機(jī)胺、有機(jī)氯化物中一種；所述增稠劑為非離子聚氨酯類增稠劑；所述分散劑為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸銨鹽中的至少一種。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述有機(jī)硅氧烷消泡劑為聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷或乙二醇硅氧烷，所述聚醚類消泡劑為GPE型消泡劑或GPES型消泡劑；所述有機(jī)胺為2-羥甲基氨基乙醇、水楊酰苯胺或N，N-二甲基-N'-苯基(氟二氯甲基硫代)磺酰胺，所述有機(jī)氯化物為對(duì)氯間二甲基苯酚或?qū)?，2'-二羥基-5，5'-二氯二苯基甲烷；所述非離子聚氨酯類增稠劑為RM-8W或ZJ-1800。
本發(fā)明還提供了一種水性防涂鴉涂料的制備方法，該方法包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將含氟聚氨酯30～60份、5～20份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將納米鋁硅酸鹽1～15份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在400～600rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌10～15min后，加入0.5～5份交聯(lián)劑，超聲分散10～20min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將顏料5～15份、填料10～40份和分散劑0.1～0.5份加入到調(diào)色缸中，高速攪拌分散20～30min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加防腐防霉劑0.2～0.4份，攪拌均勻后再依次加入成膜助劑0.2～2份、消泡劑0.1～1份、增稠劑0.2～0.5份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆颍玫剿苑劳盔f涂料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：合成方法簡(jiǎn)單，解決了現(xiàn)有含氟低表面能防涂鴉涂料存在的長(zhǎng)效性能差和環(huán)保性能不足的問(wèn)題，提高了涂料的屏蔽性能、防涂鴉性能、耐候性、耐擦洗性和耐粘污性，并且該涂料與涂覆基底附著力好，能夠提高基材的疏水性能，涂料還具有全水性，環(huán)境友好，無(wú)毒環(huán)保等特性，可應(yīng)用于墻面、玻璃、板材，甚至是多孔石材的表面。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所用到的化學(xué)試劑及材料均為市購(gòu)。
實(shí)施例一
本實(shí)施例水性防涂鴉涂料的制備方法，包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將陰離子型水性氟化聚氨酯40份、10份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將天然層狀硅酸鹽礦物(如蒙脫土)10份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在400rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌10min后，加入2份縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，超聲分散10min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將鈦白5份、重鈣10份和聚丙烯酸0.5份加入到調(diào)色缸中，在1000r/min條件下高速攪拌分散30min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加2-羥甲基氨基乙醇0.2份，攪拌均勻后再依次加入醇酯十二0.5份、聚二甲基硅氧烷0.5份、非離子聚氨酯類增稠劑(型號(hào)為RM-8W)0.2份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆?，得到水性防涂鴉涂料A。對(duì)水性防涂鴉涂料A進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例二
本實(shí)施例水性防涂鴉涂料的制備方法，包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將陰離子型水性氟化聚氨酯30份、5份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將天然層狀硅酸鹽礦物(如蒙脫土)5份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌15min后，加入4份縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，超聲分散15min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將鋅鋇白10份、云母粉15份和聚甲基丙烯酸0.1份加入到調(diào)色缸中，在1200r/min條件下高速攪拌分散20min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加對(duì)氯間二甲基苯酚0.4份，攪拌均勻后再依次加入乙二醇丁醚1份、GPE型消泡劑0.8份、非離子聚氨酯類增稠劑(型號(hào)為RM-8W)0.3份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆?，得到水性防涂鴉涂料B。對(duì)水性防涂鴉涂料B進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例三
本實(shí)施例水性防涂鴉涂料的制備方法，包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將陰離子型水性氟化聚氨酯60份、20份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將天然層狀硅酸鹽礦物(如蒙脫土)15份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在600rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌10min后，加入5份乙烯基三乙氧基硅烷，超聲分散12min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將氧化鐵紅15份、重鈣20份和聚丙烯酸銨鹽0.3份加入到調(diào)色缸中，在1400r/min條件下高速攪拌分散25min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加對(duì)2，2'-二羥基-5，5'-二氯二苯基甲烷0.4份，攪拌均勻后再依次加入丙二醇2份、氟硅氧烷0.6份、非離子聚氨酯類增稠劑(型號(hào)為ZJ-1800)0.5份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆?，得到水性防涂鴉涂料C。對(duì)水性防涂鴉涂料C進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例四
本實(shí)施例水性防涂鴉涂料的制備方法，包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將陰離子型水性氟化聚氨酯50份、15份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將經(jīng)常規(guī)有機(jī)改性方法(用四丁基溴化銨進(jìn)行陽(yáng)離子交換改性)制備的層狀硅酸鹽礦物(高嶺石)1份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在450rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌14min后，加入0.5份乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷，超聲分散20min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將酞青藍(lán)13份、重鈣20份、云母粉20份和聚丙烯酸0.2份加入到調(diào)色缸中，在1600r/min條件下高速攪拌分散20min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加水楊酰苯胺0.3份，攪拌均勻后再依次加入二醇乙醚0.2份、GPES型消泡劑0.1份、非離子聚氨酯類增稠劑(型號(hào)為ZJ-1800)0.4份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆颍玫剿苑劳盔f涂料D。對(duì)水性防涂鴉涂料D進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例五
本實(shí)施例水性防涂鴉涂料的制備方法，包括以下步驟：
第一步、制備稀釋的含氟聚氨酯水分散體：按重量份配比將陰離子型水性氟化聚氨酯55份、20份去離子水的四分之一至二分之一加入到分散缸中，攪拌均勻得到稀釋的含氟聚氨酯水分散體；
第二步、制備納米復(fù)合材料分散液：按重量份配比將經(jīng)常規(guī)有機(jī)改性方法(用十六烷基三甲基溴化銨、氯化十二烷基二甲基芐基銨或十八烷基二甲基羥乙基銨硝酸鹽進(jìn)行陽(yáng)離子交換改性)制備的層狀硅酸鹽礦物(如葉臘石或蛭石)12份加入到稀釋的含氟聚氨酯水分散體中，在550pm的轉(zhuǎn)速下攪拌12min后，加入3份乙烯基三乙氧基硅烷，超聲分散17min使之混合均勻，得到納米復(fù)合材料分散液；
第三步、制備色漿：按重量份配比將酞青藍(lán)7份、云母粉30份和聚甲基丙烯酸0.2份加入到調(diào)色缸中，在1500r/min條件下高速攪拌分散20min后，進(jìn)行研磨得到研磨細(xì)度＜15μm的色漿；
第四步、制備涂料：將色漿、納米復(fù)合材料分散液和剩余的去離子水加入到分散缸中，并按重量份配比向分散缸中添加N,N-二甲基-N'-苯基(氟二氯甲基硫代)磺酰胺0.4份，攪拌均勻后再依次加入乙二醇1.5份、乙二醇硅氧烷1份、非離子聚氨酯類增稠劑(型號(hào)為RM-8W)0.2份，充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆?，得到水性防涂鴉涂料E。對(duì)水性防涂鴉涂料E進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
表1水性防涂鴉涂料的性能
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。