[发明专利]一种改性羟丙基硅油的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及涂料助剂技术领域，公开了一种改性羟丙基硅油的制备方法及其应用，包括如下步骤：（1）将纳米二氧化硅超声分散于液态笼型八环氧基倍半硅氧烷中，再将其滴加入2,2‑二羟甲基丁酸和氧化石墨烯乙醇溶液的混合溶液中，边搅拌边进行加热反应；（2）向步骤（1）的所得物中加入多巴胺、苯二甲酸钠，在惰性气氛下继续加热反应；再加入多巴胺包覆的纳米二氧化硅和羟丙基硅油后继续反应，得到改性羟丙基硅油。本发明中的改性羟丙基硅油能够维持更为长效的防涂鸦抗污性能，且具有较好的耐磨性、强度、耐候性；以改性羟丙基硅油制备得到的防涂鸦抗污涂料，在具有优异的抗污性能的同时，整体稳定性和基质附着性也较佳。

技术领域

本发明涉及涂料助剂技术领域，尤其是涉及一种改性羟丙基硅油的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，随着经济的发展，在很多城市随处可见贴满小广告的站牌墙壁等，每年都要人工去除，而且效果不理想，这种现象在国外称为“Graffiti”，它不仅影响市容，也耗费了经济开支。另外，PU合成革和水性漆等在家居和墙面装修应用中越来越多，这些家居和墙面装修不耐沾污、不耐涂鸦的问题也随之而来。因此，恶意涂鸦粘贴造成的损失越来越受到人们的关注，不仅影响市容及景观，而且清除涂鸦、各类粘贴物往往费时费力，容易造成基材的破坏，同时消耗大量资金。随意涂鸦粘贴现象时有发生，难以避免，因而开发具有防涂鸦功能的涂料显得非常必要。

防涂鸦涂料的实现方式主要表现在树脂和专用助剂两个方面。聚硅氧烷作为专用助剂的应用比较广泛，例如甲基硅油、聚醚硅油等，但这些助剂加入只能片面改变流平性、抗粘性、滑爽性，不能达到防涂鸦抗污的效果。例如，公开号为CN105385342A的中国发明专利公开了一种水性耐候聚硅氧烷涂料，由A组分与B组分组成，A组分包括改性聚硅氧烷树脂，该发明能够达到环保、附着力、防腐性能优异、使用寿命长等的技术效果，但所使用的改性聚硅氧烷树脂仍不能够达到防涂鸦抗污的效果。

另外，小分子硅油类助剂会随着时间和涂鸦清洗被迁移，长效抗污效果较差。虽然可通过固化剂进行交联固化，但所得产品的交联密度通常较低，微细污渍容易渗透进入涂料，无法清洁；同时涂膜硬度低，表面耐磨性差，风沙磨损后，涂料表面自清洁效果大幅下降；并且耐候性较差，经历长期日晒雨淋后防涂鸦抗污效果逐步丧失。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种改性羟丙基硅油的制备方法及其应用，通过添加助剂、改性交联的方式提高交联密度的同时，改善耐磨性和耐候性，使得改性羟丙基硅油具有长效的抗涂鸦防污性能。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供了一种改性羟丙基硅油的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米二氧化硅超声分散于液态笼型八环氧基倍半硅氧烷中，再将其滴加入2,2-二羟甲基丁酸和氧化石墨烯乙醇溶液的混合溶液中，边搅拌边进行加热反应；

(2)向步骤(1)的所得物中加入多巴胺、苯二甲酸钠，在惰性气氛下继续加热反应；再加入多巴胺包覆的纳米二氧化硅和羟丙基硅油后继续反应，得到改性羟丙基硅油。

羟丙基硅油具备较好的耐水性和抗涂鸦性，但小分子硅油类物质会随着时间和涂鸦清洗被迁移，无法单独作为抗污助剂用于防涂鸦涂料，且其中的硅烷活性基团易产生自交联而失去活性，因此需要将其进行改性以提高其抗涂鸦性。本发明中的纳米二氧化硅粒子可赋予其较高的硬度、耐候性和耐磨性，但其在聚合物中的分散均匀性较差，而笼型八环氧基倍半硅氧烷能够实现有机基团与无机基团以共价键相结合，其具有的无机笼型结构与纳米二氧化硅具有较好的亲和性，且该笼型八环氧基倍半硅氧烷具有的柔性官能团链段而呈液态，会在纳米二氧化硅表面形成良好的聚合物分子层，其上富有的环氧基团能够与2,2-二羟甲基丁酸、氧化石墨烯的活性基团发生交联，有效提高结构稳定性。该结构还能够扩大氧化石墨烯的片层间距和比表面积，具有优异的力学性能和强度，还能够为后续的交联和多巴胺包覆纳米二氧化硅的负载提供更多的容置空间。