亲水疏油涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种亲水疏油涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、厨房油污油渍，相对比较难清洗，很多人会花费大量的时间进行厨房的油渍清理工作，目前厨房使用的易清洁涂层主要分为几种：

2、1.采用玻璃、镜面不锈钢等表面光滑质地坚硬的、化学稳定性好的材料，这样在清洁时使用者可以配合强力去污清洁剂、百洁布等强力去除污渍。使用户达到降低清洁时间的效果。但是这样会增加材料使用成本、同时强力去污剂会污染环境、对人体皮肤造成损伤。

3、2.使用双疏材料，双疏材料指其材料表面能低，对油和水的接触角均大于90度。这样可以大幅降低污渍附着，从而达到降低清洁时间的效果，但是厨房油烟较大，受热氧化聚合的油烟会变粘，较为容易附着在一般性双疏材料表面。这样清理时反而更难打理，同时在用湿抹布擦拭表面时也会因为材料的疏水性留下雾状痕渍。总给人一种没擦干净的心理感觉，用干湿抹布交替擦拭，反而增加了材料的清洁难度。

4、3.亲水易清洁涂料。亲水易清洁涂料具有很好的易清洁性能，由于表面具有极佳的亲水性，可以让水分子在表面快速形成水膜，从而将污渍浮起。但亲水涂料一般也具有较好的亲油性，如果油污在表面已经形成水膜，那么水膜的形成将会比较困难，打理之前需要喷水，然后等待一段时间，再去清理。

5、现有技术的油污清理材料对油污的清洁能力较差，清理效率低下。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提升油污清洁能力以及清理效率的亲水疏油涂料。

2、为了解决这一问题，一方面，本发明提供了一种亲水疏油涂料的制备方法，所述方法包括：

3、s1.将全氟硅烷偶联剂与异丙醇溶液混合，得到第一混合溶液；

4、s2.向所述第一混合溶液中加入酸性催化剂，得到第一反应溶液；

5、s3.将水、异丙醇、硅酸钾、甲基硅酸钾进行混合，得到第二混合溶液；

6、s4.向所述第二混合溶液中加入全氟烷基甜菜碱，得到第二反应溶液；

7、s5.将所述第一反应溶液与所述第二反应溶液混合，得到亲水疏油涂料。

8、进一步地，所述全氟硅烷偶联剂与所述异丙醇溶液的质量比为(1-3)：(30-50)；所述全氟硅烷偶联剂与所述酸性催化剂的质量比为(5-15)：1。

9、进一步地，所述水、所述异丙醇、所述硅酸钾、所述甲基硅酸钾的质量比为(20-30)：(10-20)：(30-50)：(0.5-3)。

10、进一步地，所述全氟硅烷偶联剂与所述硅酸钾的质量比为1：(150-300)。

11、进一步地，步骤s4包括：

12、s401.向所述第二混合溶液中加入所述全氟烷基甜菜碱以及消泡剂，得到白色胶状的硅溶胶；

13、s402.采用超声波均质机对所述硅溶胶进行均质处理，得到所述第二反应溶液。

14、进一步地，所述全氟烷基甜菜碱与所述消泡剂的质量比为(5-15)：2。

15、进一步地，所述甲基硅酸钾与所述消泡剂的质量比为(5-30)：2。

16、进一步地，步骤s5中所述第一反应溶液与所述第二反应溶液的质量比为2：(70-90)。

17、进一步地，所述硅酸钾的固含量为25％-35％，模数为3.0-3.5。

18、进一步地，步骤s5包括：

19、s501.向反应容器中加入所述第二反应溶液，并对所述第二反应溶液进行搅拌；

20、s502.在不断搅拌的情况下，向所述第二反应溶液中缓慢滴加所述第一反应溶液，生成亲水疏油涂料。

21、进一步地，步骤s2包括：

22、s201.向所述第一混合溶液中加入所述酸性催化剂，得到白色胶状的硅烷聚合物；

23、s202.采用超声波均质机对所述硅烷聚合物进行均质处理，得到所述第一反应溶液；其中，所述硅烷聚合物的体积与所述超声波均质机的功率比为(8：45)ml/w。

24、进一步地，步骤s2之后还包括：

25、将所述第一反应溶液置于1℃-5℃温度下保存待用。

26、进一步地，所述消泡剂为二异丁基甲醇、二乙基己醇、异辛醇、异戊醇中的至少一种。

27、进一步地，所述全氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。

28、进一步地，所述酸性催化剂为醋酸、没食子酸、柠檬酸中的至少一种。

29、另一方面，本发明提供了一种亲水疏油涂料，所述亲水疏油涂料采用如上所述的方法制备得到。

30、另一方面，本发明提供一种亲水疏油涂料的应用，所述亲水疏油涂料用于在基材表面形成涂层，所述亲水疏油涂料采用如上所述的方法制备得到。

31、本发明具有如下有益效果：

32、本发明将全氟硅烷偶联剂与异丙醇溶液混合，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入酸性催化剂，得到第一反应溶液；将水、异丙醇、硅酸钾、甲基硅酸钾进行混合，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入全氟烷基甜菜碱，得到第二反应溶液；将所述第一反应溶液与所述第二反应溶液混合，得到硅烷低聚物；亲水疏油涂料用作亲水疏油涂料。本发明使用全氟硅烷偶联剂制备硅烷水解物以醋酸为催化剂，生成带有硅醇全氟硅醇，醇羟基具有较高的活性，会进一步生成硅烷聚合物，发现白色胶状物时则是硅烷聚合物的交联过度所产生的硅烷聚合物，使用超声均质机可以将过度交联的硅烷聚合物打散，使其变为可以溶解的硅烷低聚物。在异丙醇溶液体系中相对稳定。在低温下可以保存较长时间。硅酸钾在异丙醇水混合溶液体系下，也较易产生水解，形成硅溶胶。超声均质可以起到相同的作用。硅酸钾形成的硅溶胶与全氟硅烷偶联剂形成的硅烷低聚物进行部分聚合，超声均质同样可以起到控制分子量与聚合度的作用，形成新的硅烷低聚物。但由全氟基团完全疏水，所以水溶性相对较差，会形成乳液。但在涂料固化过程中所形成的硅烷低聚物可以很好地进行交联。全氟烷基甜菜碱作为两性离子表面活性剂溶于水醇混合溶液，既可以大幅降低涂料的粘度，增加材料的流平润湿性，又可以充当分散剂，改善了溶解性差的问题。同时全氟烷基甜菜碱分子结构上具有全氟基团，与亲水的羧基基团，其本身也具有一定的亲水疏油性。降低了其他基团的引入对材料的表面亲水疏油性能的影响。

技术特征：

1.一种亲水疏油涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全氟硅烷偶联剂与所述异丙醇溶液的质量比为(1-3)：(30-50)；所述全氟硅烷偶联剂与所述酸性催化剂的质量比为(5-15)：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水、所述异丙醇、所述硅酸钾、所述甲基硅酸钾的质量比为(20-30)：(10-20)：(30-50)：(0.5-3)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述全氟硅烷偶联剂与所述硅酸钾的质量比为1：(150-300)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s4包括：

6.根据权利要求5所述的方法，所述全氟烷基甜菜碱与所述消泡剂的质量比为(5-15)：2。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述甲基硅酸钾与所述消泡剂的质量比为(5-30)：2。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s5中所述第一反应溶液与所述第二反应溶液的质量比为2：(70-90)。

9.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述硅酸钾的固含量为25％-35％，模数为3.0-3.5。

10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s5包括：

11.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s2包括：

12.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s2之后还包括：

13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述消泡剂为二异丁基甲醇、二乙基己醇、异辛醇、异戊醇中的至少一种。

14.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述全氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。

15.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述酸性催化剂为醋酸、没食子酸、柠檬酸中的至少一种。

16.一种亲水疏油涂料，其特征在于，所述亲水疏油涂料采用权利要求1-15中任一项所述的方法制备得到。

17.一种亲水疏油涂料的应用，其特征在于，所述亲水疏油涂料用于在基材表面形成涂层，所述亲水疏油涂料采用权利要求1-15中任一项所述的方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种亲水疏油涂料及其制备方法和应用，所述方法包括：S1.将全氟硅烷偶联剂与异丙醇溶液混合，得到第一混合溶液；S2.向所述第一混合溶液中加入酸性催化剂，得到第一反应溶液；S3.将水、异丙醇、硅酸钾、甲基硅酸钾进行混合，得到第二混合溶液；S4.向所述第二混合溶液中加入全氟烷基甜菜碱，得到第二反应溶液；S5.将所述第一反应溶液与所述第二反应溶液混合，得到亲水疏油涂料。本发明制备的亲水疏油涂料具有超强的亲水性以及疏油性，得到的涂层材料提升了油污清洁能力以及清理效率。

技术研发人员：杨志华,霍彦强,张海霞,胡馨丹,郑军妹,王发银
受保护的技术使用者：宁波方太厨具有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17