一种透明硬质防污涂层及其制备方法和应用与流程

1.本技术属于表面处理技术领域，具体涉及一种透明硬质防污涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

2.随着城市化进程的不断推进，共享单车数量与日俱增。不仅满足众日常短距离出行需求，缓解城市交通拥堵，还是实现低碳发展的重要举措。然而，长期运行于道路环境中的共享单车极易遭受尘土、泥水的影响，产生严重的污损。不仅妨碍共享单车的正常运营,更对城市容貌和众生活产生不利影响。因此，防污涂层受到了研究者的广泛关注。但是，常规的防污涂层缺乏足够的硬度，在使用过程中受到气流、砂石和泥土的冲刷磨损，其防污性能快速下降，难以适用于共享单车的防污处理。此外，防污涂层还需要具有透明性，不能改变共享单车车体本身的涂装颜。透明硬质防污涂层具有硬度高、透明性好、绿环保、价格低廉等特点，可通过人工涂刷、静电喷涂等多种途径进行施工，操作简便。该涂层具有长期稳定的防污能力，不仅适用于共享单车，还可用于市政设施、交通运输、机械装备、房屋建筑等多种领域，市场前景广阔。
3.专利cn201510613912.0公开了一种用于玻璃的透明防污涂层材料、透明防污涂层及其制备方法，其通过二氧化硅纳米粒子、低表面能粘结剂在室温下混合制备具有微纳结构的涂层，具有透明、防污的特点。该申请涉及的透明防污涂层不具备硬质耐磨的功能，适用范围较窄。
4.专利cn201410281714.4公开了一种超疏水涂层的制备方法，其通过高温烘烤(160～230℃)使聚苯乙烯纳米颗粒熔化形成微结构，利用疏水纳米颗粒实现超疏水涂层的制备。但该方法的制备过程较为复杂，制备过程产生的高温会对工件产生影响，不能用于既有基底的超疏水处理。同时也不具备耐磨功能。

技术实现要素：

5.本技术所要解决的技术问题是克服现有超疏水涂层制备方法中操作复杂、条件苛刻，且无法同时实现透明、耐磨功能的问题，提供一种透明硬质防污涂层及其制备方法。
6.为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：
7.本技术的第一方面，提供一种透明硬质防污涂层，由成膜剂、固化剂、纳米硬质材料、防污剂、稀释剂组成。
8.进一步地，所述透明硬质防污涂层由25～50份成膜剂、1～3份固化剂、5～15份硬质纳米材料、3～5份防污剂、15～20份稀释剂组成。
9.进一步地，所述成膜剂由聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂构成。
10.进一步地，所述固化剂为异氰酸酯、聚醚胺、聚酰胺中的一种及其组合。
11.进一步地，所述硬质纳米材料包括纳米金刚石和纳米二氧化硅，粉末粒度均为20～80nm。
12.进一步地，所述纳米金刚石在所述硬质纳米材料中的占比5％～15％，以确保硬质涂层的透光性和耐磨性。
13.进一步地，所述防污剂为十六烷基三甲基硅烷、硬脂酸、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种及其组合。
14.进一步地，所述稀释剂为乙醇或异丙醇。
15.一种透明硬质防污涂层及其制备方法，由成膜剂25～50份，固化剂1～3份，硬质纳米材料5～15份，防污剂3～5份，稀释剂15～30份等制成；
16.其中，所述的成膜剂由聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂等构成，固化后可形成硬质涂层，其用量为25～50份；
17.所述的固化剂为异氰酸酯、聚醚胺、聚酰胺，其用量为1～3份；
18.所述的硬质纳米材料包括纳米金刚石和纳米二氧化硅，粉末粒度均为20～80nm。为确保硬质涂层的透光性和耐磨性，纳米金刚石的占比5％～15％。
19.所述的防污剂为十六烷基三甲基硅烷、硬脂酸、十七氟癸基三乙氧基硅烷，其用量为3～5份；
20.稀释剂为乙醇、异丙醇等易挥发的醇类物质。
21.本技术的第二方面，提供一种如上所述的透明硬质防污涂层在提升基底耐磨功能中的应用，所述基底为带涂层的金属材料。
22.本技术的第三方面，提供一种如上所述的透明硬质防污涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
23.s1：将5～15份硬质纳米材料、25～50份成膜剂与3～5份分散剂混合得到第一分散液；
24.s2：向所述第一分散液中加入3～5份防污剂，并充分混合均匀得到第二分散液；
25.s3：将1～3份固化剂加入所述第二分散液，并充分混合均匀后消泡得到第三分散液；
26.s4：将所述第三分散液涂覆在基底表面，待固化后形成透明硬质防污涂层。
27.进一步地，s1中所述硬质纳米材料为纳米金刚石和纳米二氧化硅，粉末粒度均为20～80nm，纳米金刚石的占比为5％～15％；成膜剂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种或多种；分散剂为乙醇或异丙醇；混合方式为超声分散、磁力搅拌或机械搅拌。
28.进一步地，s2中所述的防污剂为十六烷基三甲基硅烷、硬脂酸、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种，混合方式为超声分散、磁力搅拌或机械搅拌。
29.进一步地，s3中固化剂为异氰酸酯、聚醚胺、聚酰胺中的一种或多种；充分混合均匀后消泡；混合方式为超声分散、磁力搅拌或机械搅拌；消泡方式为静置消泡或真空消泡。
30.进一步地，s4中涂覆方式为人工涂刷或静电喷涂，固化温度为常温。
31.本技术的有益之处在于：
32.1)本技术制备的透明硬质防污涂层具备透明性好、质地坚硬、耐磨性好、绿环保的特点，能够对基材形成有效保护；
33.2)本技术制备的透明硬质防污涂层，可通过人工涂刷、静电喷涂等多种途径进行施工，可操作性强；
34.3)本技术制备的透明硬质防污涂层，具有长期稳定的防污能力，适用于市政设施、
交通运输、机械装备、房屋建筑等多种领域，市场前景广阔。
附图说明
35.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
36.图1为透明硬质防污涂层制备工艺流程图。
37.图2为透明硬质防污涂层结构示意图。
具体实施方式
38.以下列举的部分实施例仅仅是为了更好地对本发明进行说明，但本发明的内容并不局限在应用于所举的实施例中。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整而应用于其他实施例中，仍在本发明的保护范围之内。
39.现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
40.如图1所示，为透明硬质防污涂层制备工艺流程图，图2为基于图1所示工艺流程制备得到的透明硬质防污涂层结构示意图。下面本技术实施例将结合具体的配比用量及性能测试以充分说明本技术的可行性和进步性。
41.实施例1
42.通过如下步骤制备透明硬质防污涂层：
43.1)将50份环氧树脂、2份纳米金刚石、13份纳米二氧化硅、30份无水乙醇充分混合，超声分散30分钟充分混合；
44.2)向得到的分散液中加入3份硬脂酸，超声分散30分钟充分混合；
45.3)将2份异氰酸酯固化剂加入上述分散液中，静置消泡30分钟；
46.4)将得到的混合分散液通过人工涂刷的方式涂覆在带涂层的钢材表面。自然干燥后，得到透明硬质防污涂层。
47.经过测试，所述透明硬质防污涂层的接触角(ca)为162
°
，滚动角(sa)4.6
°
，可见光透光率92％，硬度达到9h；
48.实施例2
49.通过如下步骤制备透明硬质防污涂层：
50.1)将50份环氧树脂、2份纳米金刚石、13份纳米二氧化硅、30份无水乙醇充分混合，超声分散30分钟充分混合；
51.2)向得到的分散液中加入3份十六烷基三甲基硅烷，超声分散30分钟充分混合；
52.3)将2份异氰酸酯固化剂加入上述分散液中，静置消泡30分钟；
53.4)将得到的混合分散液通过人工涂刷的方式涂覆在带涂层的钢材表面。自然干燥后，得到透明硬质防污涂层。
54.经过测试，所述透明硬质防污涂层的接触角(ca)为164
°
，滚动角(sa)4.3
°
，可见光
透光率93％，硬度达到9h；
55.实施例3
56.通过如下步骤制备透明硬质防污涂层：
57.1)将50份丙烯酸树脂、5份纳米金刚石、10份纳米二氧化硅、30份无水乙醇充分混合，超声分散30分钟充分混合；
58.2)向得到的分散液中加入2份十七氟癸烷三乙氧基癸烷，超声分散30分钟充分混合；
59.3)将3份聚酰胺固化剂加入上述分散液中，静置消泡30分钟；
60.4)将得到的混合分散液通过人工涂刷的方式涂覆在带涂层的钢材表面。自然干燥后，得到透明硬质防污涂层。
61.经过测试，所述透明硬质防污涂层的接触角(ca)为165
°
，滚动角(sa)4.2
°
，可见光透光率90％，硬度达到9h；
62.实施例4
63.通过如下步骤制备透明硬质防污涂层：
64.1)将45份丙烯酸树脂、3份纳米金刚石、12份纳米二氧化硅、30份异丙醇充分混合，超声分散30分钟充分混合；
65.2)向得到的分散液中加入2份十六烷基三甲基硅烷，超声分散30分钟充分混合；
66.3)将3份聚醚胺固化剂加入上述分散液中，静置消泡30分钟；
67.4)将得到的混合分散液通过人工涂刷的方式涂覆在带涂层的钢材表面。自然干燥后，得到透明硬质防污涂层。
68.经过测试，所述透明硬质防污涂层的接触角(ca)为158
°
，滚动角(sa)4.6
°
，可见光透光率91％，硬度达到8h；
69.实施例5
70.通过如下步骤制备透明硬质防污涂层：
71.1)将40份聚氨酯、2份纳米金刚石、10份纳米二氧化硅、43份异丙醇充分混合，超声分散30分钟充分混合；
72.2)向得到的分散液中加入2份硬脂酸，超声分散30分钟充分混合；
73.3)将3份聚酰胺固化剂加入上述分散液中，静置消泡30分钟；
74.4)将得到的混合分散液通过人工涂刷的方式涂覆在带涂层的钢材表面。自然干燥后，得到透明硬质防污涂层。
75.经过测试，所述透明硬质防污涂层的接触角(ca)为155
°
，滚动角(sa)4.8
°
，可见光透光率87％，硬度达到8h。
76.以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：

1.一种透明硬质防污涂层，其特征在于，由成膜剂、固化剂、纳米硬质材料、防污剂、稀释剂组成。2.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述透明硬质防污涂层由25～50份成膜剂、1～3份固化剂、5～15份硬质纳米材料、3～5份防污剂、15～20份稀释剂组成。3.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述成膜剂由聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂构成。4.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯、聚醚胺、聚酰胺中的一种及其组合。5.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述硬质纳米材料包括纳米金刚石和纳米二氧化硅，粉末粒度均为20～80nm。6.如权利要求5所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述纳米金刚石在所述硬质纳米材料中的占比5％～15％。7.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述防污剂为十六烷基三甲基硅烷、硬脂酸、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种及其组合。8.如权利要求1所述的透明硬质防污涂层，其特征在于，所述稀释剂为乙醇或异丙醇。9.如权利要求1至8中任一项所述的透明硬质防污涂层在提升基底耐磨功能中的应用，所述基底为带涂层的金属材料。10.如权利要求1至8中任一项所述的透明硬质防污涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将5～15份硬质纳米材料、25～50份成膜剂与3～5份分散剂混合得到第一分散液；向所述第一分散液中加入3～5份防污剂，并充分混合均匀得到第二分散液；将1～3份固化剂加入所述第二分散液，并充分混合均匀后消泡得到第三分散液；将所述第三分散液涂覆在基底表面，待固化后形成透明硬质防污涂层。

技术总结

本申请属于表面处理技术领域，具体涉及一种透明硬质防污涂层及其制备方法和应用。本申请提供的透明硬质防污涂层由成膜剂25～50份，固化剂1～3份，硬质纳米材料5～15份，防污剂3～5份，稀释剂15～20份等组成。其中，成膜剂为有机树脂，硬质纳米材料可提高硬质涂层的耐磨能力，防污剂可有效增强膜层的防污能力。本申请制备的透明硬质防污涂层具有较强防污能力，具备透明性好、质地坚硬、绿环保的特点。本申请可在常温下进行使用，成本低廉，可通过人工涂刷、静电喷涂等多种途径进行施工，可操作性强，该涂层具有长期稳定的防污能力，适用于市政设施、交通运输、机械装备、房屋建筑等多种领域，市场前景广阔。市场前景广阔。市场前景广阔。