一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料的製作方法
2023-07-13 02:04:21 3
專利名稱：一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬表面塗覆劑，更具體地指一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料。
背景技術：
現有卷鋼塗料生產的建築外用彩塗鋼板的表面塗層不具備自清潔性，在作為戶外牆面使用一段時間後牆面會吸附大氣中的大量有機(汽車尾氣等)及無機(塵土等)汙染物。尤其在下雨後會在表面形成葉筋狀條紋，這些條紋的出現嚴重降低了彩塗鋼板的外觀裝飾效果。此外，還會進一步弱化塗層的防腐蝕性能。
為了解決這一問題，BASF公司研製了一種已商品化的三組分聚酯類自潔型卷鋼塗料(HCT-1230SK)，利用這種塗料可生產出具有自清潔特性的彩塗鋼板，其自清潔機理是塗層具有良好的親水性，與水的接觸角θ小，下雨時雨水能在塗層表面浸潤，改善物理衝刷效果，同時降低汙染物在塗層表面的吸附力，使汙染物容易從表面脫落。另一個機理是提高抗沾汙性，提高塗層的物理緻密性，使得汙染物不易滲透到塗層的縫隙中。雖然BASF的塗料具有很好的親水性(水接觸角約為50°)和抗沾汙性，但是在高速彩塗機組上(100m/min)生產獲得的塗層與傳統建築外用彩塗鋼板相比具有較差的力學性能(見表1)，難以滿足用戶要求。同時該塗料配方為三組分體系，需要三種組分混合後使用，實際使用起來顯得很不方便。
表1
另外，韓國KCC公司已商品化的聚酯型自潔型卷鋼塗料CP1000(F)的自潔機理也是改善親水性和提高漆膜抗沾汙性。但存在著親水性不理想的缺點，接觸角僅為72°，無法保證雨水在塗層表面的充分浸潤，同時對汙染物吸附功的降低值也不如接觸角小的產品。
美國專利號US6429161也公開了一種適用於彩塗鋁板上的塗料，該塗料的自潔原理是利用光觸媒對有機汙染物的化學降解作用，塗層結構為無機陶瓷+抑菌型金屬氧化物+有機矽塗層，僅對有機物有自潔作用，無法清潔由無機物造成的板面汙染。其塗覆方式也局限於靜電噴塗。
發明內容
本發明的目的是針對傳統的卷鋼塗料存在的上述問題，提供一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，該塗料能通過充分的親水性和抗沾汙性的卷鋼塗料漆膜來實現卷鋼板的自清潔功能，對無機及有機汙染物均能起到良好的清潔作用而且使用非常方便。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體包括如以下組份及比例多元醇混合物，22-29％重量份；多元酸混合物，25-31％重量份；催化劑，0.2-0.3％重量份；稀釋溶劑，40.7-53.8％重量份。
所述的多元醇混合物進一步包括以下組份及比例新戊二醇，60-75％重量份；二羥甲基丙酸，5-25％重量份；甲基丙二醇，5-10％重量份；叔碳酸縮水甘油酯，5-10％重量份。
所述的多元酸混合物進一步包括以下組份及比例己二酸，20-30％重量份；間苯二甲酸，45-55％重量份；
對苯二甲酸，5-15％重量份；偏苯三酸酐，5-15％重量份；鄰苯二甲酸酐，5-10％重量份。
一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料由上述中間體、有機矽親水助劑混合而成，其中中間體的比例為94-99％重量份，親水助劑的比例為1-6％重量份。
所述的有機矽親水助劑為甲乙基矽氧烷。
在本發明的技術方案中，該塗料中間體包括如以下組份及比例多元醇混合物，22-29％重量份；多元酸混合物，25-31％重量份；催化劑，0.2-0.3％重量份；稀釋溶劑，40.7-53.8％重量份，並將這些組份按比例混合而成得到中間體。由於中間體是一種聚酯樹脂，在主體聚酯樹脂中引入了一定量的親水基團，同時樹脂中的羥基和羧基具備較高的活性，以及有較高的玻璃化轉變溫度。此外將所得到的中間體與有機矽親水助劑進行混合，其中中間體的比例為94-99％重量份，親水助劑的比例為1-6％重量份。由此再得到具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，不僅達到卷鋼塗料本身所要求達到的性能，還能形成了更加緻密的漆膜和更高的交聯密度，在漆膜交聯後則可以起到親水的作用，並且還保證最終形成的漆膜的親水能力。因此當卷鋼表面積聚較多的汙垢後，能通過雨水的衝刷達到自淨的高洗淨性塗膜，可以減少灰塵和汙垢的吸附，方便卷鋼板的清洗和維護。
具體實施例方式
本發明的塗料實際上就是一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料。要保持卷鋼表面的清潔度，一方面要提高被塗覆的卷鋼的耐粘汙能力，另一方面要使塗料具有自清潔功能。一般來說外牆塗層的汙染主要來自大氣中的汙染物，大氣中漂浮的大量的塵埃和粉塵，以及一些油性的煙霧；在一些工業城市燃油和燃煤所帶來的大量帶有油性和酸性的物質；同時還有汽車尾氣中帶有的汙染物等等，都會在漆膜上形成汙染，這些汙染物主要可以分為兩大類油性汙染物和粉塵汙染物，一類是親油性，一類則以親水性的為主。這些汙染物通過各種不同的方式對漆膜進行汙染，一種是通過吸附，在漆膜表面不斷沉積形成汙染層；另一種是利用漆膜表面的粗糙不平，小的汙染顆粒通過雨水而滲入表面所存在的縫隙和小孔中，在雨水蒸發後依然留在漆膜表面的縫隙和小孔形成汙染；另外，當塗層的Tg(玻璃化轉變溫度，是一個塗膜的表徵參數)比較低時，在戶外陽光的照射下漆膜表面溫度升高而造成漆膜的軟化，容易造成表面汙染物滲入漆膜內形成難以除去的汙染層。因此，本發明的塗料要從以下方面入手提高漆膜的耐沾汙性，a，減少漆膜對大氣中汙染物的吸附，b，提高漆膜的緻密性；c提高漆膜的Tg。此外，還要具有自清潔能力，提高雨水對漆膜的清洗能力。即，提高漆膜的親水、疏油性，雨水能在漆膜表面形成一個完整的水膜，雨水能完全滲入漆膜的縫隙和小孔中，依靠雨水的衝刷作用而將漆膜表面的汙染物衝洗掉。
實施例1一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，按以下組份和比例混合而成多元醇混合物，22％重量份；多元酸混合物，25％重量份；催化劑，0.2％重量份；稀釋溶劑，52.8％重量份。
其中，所述的多元醇混合物進一步包括以下組份及比例新戊二醇，60％重量份；二羥甲基丙酸，25％重量份；甲基丙二醇，7.5％重量份；叔碳酸縮水甘油酯，7.5％重量份。
所述的多元酸混合物進一步包括以下組份及比例己二酸，30％重量份；間苯二甲酸，45％重量份；對苯二甲酸，15％重量份；偏苯三酸酐，5％重量份；
鄰苯二甲酸酐，5％重量份。
實施例2一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，按以下組份和比例混合而成多元醇混合物，25％重量份；多元酸混合物，28％重量份；催化劑，0.25％重量份；稀釋溶劑，46.75％重量份。
其中，所述的多元醇混合物進一步包括以下組份及比例新戊二醇，70％重量份；二羥甲基丙酸，20％重量份；甲基丙二醇，5％重量份；叔碳酸縮水甘油酯，5％重量份。
所述的多元酸混合物進一步包括以下組份及比例己二酸，25％重量份；間苯二甲酸，50％重量份；對苯二甲酸，10％重量份；偏苯三酸酐，10％重量份；鄰苯二甲酸酐，5％重量份。
實施例3一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，按以下組份和比例混合而成多元醇混合物，29％重量份；多元酸混合物，30％重量份；催化劑，0.3％重量份；稀釋溶劑，40.7％重量份。
其中，
所述的多元醇混合物進一步包括以下組份及比例新戊二醇，65％重量份；二羥甲基丙酸，15％重量份；甲基丙二醇，10％重量份；叔碳酸縮水甘油酯，10％重量份。
所述的多元酸混合物進一步包括以下組份及比例己二酸，30％重量份；間苯二甲酸，55％重量份；對苯二甲酸，5％重量份；偏苯三酸酐，5％重量份；鄰苯二甲酸酐，5％重量份。
在上述的各實施例中，催化劑採用二月桂酸二丁基錫，是一種較為常見的催化劑。稀釋劑也是一種常見的混合物，是由多種不同沸點的溶劑組成的，組成比例如下二甲苯1-5；重芳烴溶劑(C9-C10)55-65；丙二醇甲醚醋酸酯 15-25；乙二醇丁醚5-15；二元酸酯 5-15。
上述的中間體即為本發明的主體聚酯樹脂，它是塗料的一個非常關鍵的中間體，不僅要求樹脂要達到卷鋼塗料本身所要求達到的性能，同時還要能形成更加緻密的漆膜和更高的交聯密度，並且還要保證最終形成的漆膜的親水能力。
由於僅靠上述中間體的樹脂產生的親水能力還是不夠的，還必須增加親水助劑來達到更加理想的效果。
在本發明中，將上述完成的中間體與有機矽親水助劑混合而成，其中中間體的比例為94-99％重量份，親水助劑的比例為1-6％重量份(重量百分比，即親水助劑的重量/親水助劑的重量+主體聚酯樹脂的重量)。
實施例4
將上述完成的中間體與有機矽親水助劑混合而成，進行充分攪拌均勻，其中中間體的比例為94％重量份，親水助劑的比例為6％重量份。
實施例5將上述完成的中間體與有機矽親水助劑混合而成，進行充分攪拌均勻，其中中間體的比例為98％重量份，親水助劑的比例為2％重量份。
實施例6將上述完成的中間體與有機矽親水助劑混合而成，進行充分攪拌均勻，其中中間體的比例為96％重量份，親水助劑的比例為4％重量份。
上述的有機矽親水助劑為甲乙基矽氧烷。
親水助劑形成漆膜後在有水份的存在時會發生水解反應，產生羥基而獲得親水功能。主要機理如下主要反應——Si-OR+H2O---→——Si-OH+ROH該親水助劑能夠提供良好的親水效果，通過親水助劑的選擇，在烘烤過程中遷移到塗層表面，並能在漆膜表面能形成Si-OH結構，形成了一層親水層。親水助劑需與整個體系有良好的混容性，耐高溫性，在塗覆過程中不會出現揮發或從塗料體系中析出等現象，在烘靠過程中也不會出現氣化、分解等現象，塗層經固化後，在漆膜表面形成單分子層，並能產生較好的表面流平效果。
塗層在接觸到水以後會和水發生反應，在塗層表面生成Si-OH這種具有親水性的結構，使漆膜表面的親水能力大大提高。增大塗層表面極性增大表面自由能、降低與雨水間的接觸角，從而使雨水在卷鋼板表面呈連續的水膜。
這樣通過主體樹脂與親水助劑這兩組分的共同作用，既改善了雨水對卷鋼表面汙染物的衝刷效果，也可有效降低所有類別的汙染物(包括有機物)對塗層表面的吸附功。
本發明的上述塗料在建築外用彩鋼板上進行塗覆後，經測得，彩鋼板的抗碳黑沾汙性能、以及親水性能的接觸角均大大改善，其常規力學性能也完全符合建築外用彩板的產品性能要求。利用本發明的塗料可改善建築外用彩板的外觀長久保持清潔，且不需要定期的人工清洗，僅利用自然界的雨水就保證了彩板高裝飾性的長效性，是一種環境友好型產品。能廣泛適用於城市和鄉村等含有不同類別大氣汙染物的環境中。
權利要求
1.一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，其特徵在於，該塗料中間體包括如以下組份及比例多元醇混合物，22-29％重量份；多元酸混合物，25-31％重量份；催化劑，0.2-0.3％重量份；稀釋溶劑，40.7-53.8％重量份。
2.如權利要求1所述的具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，其特徵在於，所述的多元醇混合物進一步包括以下組份及比例新戊二醇，60-75％重量份；二羥甲基丙酸，5-25％重量份；甲基丙二醇，5-10％重量份；叔碳酸縮水甘油酯，5-10％重量份。
3.權利要求1所述的具有自清潔功能的卷鋼表面塗料中間體，其特徵在於，所述的多元酸混合物進一步包括以下組份及比例己二酸，20-30％重量份；間苯二甲酸，45-55％重量份；對苯二甲酸，5-15％重量份；偏苯三酸酐，5-15％重量份；鄰苯二甲酸酐，5-10％重量份。
4.一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，其特徵在於該塗料由權利要求1或2或3所述的中間體、有機矽親水助劑混合而成，其中中間體的比例為94-99％重量份，親水助劑的比例為1-6％重量份。
5.如權利要求4具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，其特徵在於所述的有機矽親水助劑為甲乙基矽氧烷。
全文摘要
本發明公開了一種具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，該塗料的中間體包括如以下組份及比例多元醇混合物22－29％重量份；多元酸混合物25－31％重量份；催化劑0.2－0.3％重量份；稀釋溶劑40.7－53.8％重量份。將所得到的中間體與有機矽親水助劑進行混合，其比例為前者94－99％重量份，後者為1－6％重量份。由此再得到具有自清潔功能的卷鋼表面塗料，不僅達到卷鋼塗料本身所要求達到的性能，還能形成了更加緻密的漆膜和更高的交聯密度，並且還保證最終形成的漆膜的親水能力。當卷鋼表面積聚較多的汙垢後，能通過雨水的衝刷達到自淨的高洗淨性塗膜，可以減少灰塵和汙垢的吸附，方便卷鋼板的清洗和維護。
文檔編號B05D7/14GK101081959SQ20061002715
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月31日 優先權日2006年5月31日
發明者戴毅剛, 石劍峰, 申龍 , 莊曉彤, 張劍萍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 上海振華造漆廠