一种超疏水自清洁美缝剂及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及美缝剂技术领域，具体的说，是一种超疏水自清洁美缝剂及其制备方法。

【背景技术】

随着家庭装修美观的需求，美缝剂在装修市场上受到了广大客户的欢迎。美缝剂做为一种高端填缝材料，适用于瓷砖、玻璃砖、抛光砖，釉面砖，仿古砖，通体砖，微晶石，人造石，大理石，马赛克等材料的缝隙填充美化，其具有施工方便、色彩多样、坚固耐磨等优点。

现在市场上的美缝剂在潮湿或油污环境下，容易变黑发霉。含氟材料的表面化学能较低，可以起到疏水疏油的作用。中国专利CN106396479A报道了一种含有水性氟碳乳液单组份美缝剂具有较好的耐磨性和耐污性。中国专利CN107151473A报道了一种含有硅丙乳液和含氟聚合物乳液的新型水性美缝剂，具有较好的抗菌性，不易变黑发霉。中国专利CN109385176A报道了一种双组分硅氟改性环氧美缝剂，具有防污防水防霉，坚固耐磨，持久耐候等特点。但是，以上公开专利的疏水接触角较小，疏水性一般，且缺乏自清洁防污功能。因此，美缝剂材料表面的疏水性接触角和自清洁防污等性能还有待提升。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超疏水自清洁美缝剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂40～70份，环氧树脂5～20份，乙醇1～10份，改性纳米二氧化硅1～20份，纳米二氧化钛1～10份，触变剂0.5～5份，消泡剂0.1～1份，抗菌剂0.1～2份，色粉0.1～5份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60～90份，增塑剂0.5～5份，乙醇1～10份，改性纳米二氧化硅1～20份，纳米二氧化钛1～10份，触变剂0.5～5份，消泡剂0.1～1份，抗菌剂0.1～2份；

A组分与B组分的质量比为1:0.5～1:2。

含氟环氧树脂为十二氟庚醇改性侧链含氟环氧树脂、3-三氟甲基苯基对苯二酚环氧树脂、含氟丙烯酸酯改性环氧树脂、含氟对苯型酚醛环氧树脂、长链氟烷基环氧树脂中的一种或多种的混合物。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为氟烷基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅、十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅中的一种或多种的混合物；优选为氨基丙基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅或者十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙、氟硅烷改性高岭土、气相二氧化硅的一种或两种以上的混合物。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙或者氟硅烷改性高岭土。

消泡剂为有机硅消泡剂、改性有机硅酮消泡剂、非硅类消泡剂中的一种或两种以上的混合物，优选为改性有机硅酮消泡剂。

抗菌剂为纳米银、负载银二氧化硅的一种或两种的混合物。

固化剂为1H,1H-全氟辛基胺、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁胺、1H,1H-十七氟壬胺、多氨基含氟化合物(甲基丙烯酸十二氟庚酯与二乙烯三胺通过加成反应制备的化合物)、含氟聚酰胺、1,6-己二胺、含氟苯胺树脂、4,4-二胺基二环己基甲烷的一种或多种的混合物。

固化剂为4,4-二胺基二环己基甲烷。

增塑剂为含氟环氧低聚物二缩水甘油三氟甲基苯胺、含氟结构聚醚醚酮、梳形氟化聚甲基丙烯酸酯的一种或多种的混合物。

增塑剂为含氟结构聚醚醚酮或者梳形氟化聚甲基丙烯酸酯。

偶联剂为三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷，三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、氟癸基三甲氧基硅烷、氟癸基三乙氧基硅烷、氟辛基三甲氧基硅烷、氟辛基三乙氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。

偶联剂为优选为三氟丙基甲基二甲氧基硅烷或者氟癸基三甲氧基硅烷或者氟癸基三乙氧基硅烷。

本申请还提供了一种超疏水自清洁美缝剂的制备方法，该方法包括：

(1)A组分的制备：将称取的上述质量份的含氟环氧树脂、环氧树脂、乙醇、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、触变剂、消泡剂、抗菌剂、色粉依次加入到搅拌器中，充分搅拌均匀，即得A组分；

(2)B组分的制备：将称取的上述质量份的固化剂、增塑剂、乙醇、纳米二氧化钛、触变剂、消泡剂、抗菌剂依次加入到搅拌釜中，混合均匀，即得B组分；

将上述A组分和B组分，分别包装。在使用时，A组分和B组分的质量比为1:0.5～1:2，然后将A组分加入到B组分中，搅拌均匀使用。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本申请的超疏水自清洁美缝剂包括A组分和B组分；本发明的特点：一是材料的含氟量较高，能更有效的降低表面化学能；二是含氟硅烷改性纳米二氧化硅能在含氟环氧树脂表面形成具有微～纳米级的粗糙结构。以上两者结合在一起，可以大幅度提高水滴在材料表面的接触角，使其接触角大于150度。因此，本申请的超疏水自清洁美缝剂可以表现出一种“荷叶效应”，使其具有超疏水自清洁的防水防污效果。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种超疏水自清洁美缝剂及其制备方法的具体实施方式。

本申请提供了一种超疏水自清洁美缝剂及其制备方法。

该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂40-70份、环氧树脂5～20份、乙醇1～10份、改性纳米二氧化硅1～20份、纳米二氧化钛1～10份、触变剂0.5～5份、消泡剂0.1～1份、抗菌剂0.1～2份、色粉0.1～5份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60～90份、增塑剂0.5～5份、乙醇1～10份、改性纳米二氧化硅1～20份、纳米二氧化钛1～10份、触变剂0.5～5份、消泡剂0.1～1份、抗菌剂0.1～2份。

A组分与B组分的质量比为1:0.5～1:2。

本实施方式中的含氟环氧树脂为十二氟庚醇改性侧链含氟环氧树脂、3-三氟甲基苯基对苯二酚环氧树脂、含氟丙烯酸酯改性环氧树脂、含氟对苯型酚醛环氧树脂、长链氟烷基环氧树脂中的一种或多种的混合物。

本实施方式中的乙醇为无水乙醇。

本实施方式中的改性纳米二氧化硅为氟烷基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅、十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅中的一种或多种的混合物。

本实施方式中的触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙、氟硅烷改性高岭土、气相二氧化硅的一种或两种以上的混合物。

本实施方式中的消泡剂为有机硅消泡剂、改性有机硅酮消泡剂、非硅类消泡剂中的一种或两种以上的混合物。

本实施方式中的抗菌剂为纳米银、负载银二氧化硅的一种或两种的混合物。

本实施方式中的固化剂为1H,1H-全氟辛基胺、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁胺、1H,1H-十七氟壬胺、多氨基含氟化合物(甲基丙烯酸十二氟庚酯与二乙烯三胺通过加成反应制备的化合物)、含氟聚酰胺、1,6-己二胺、含氟苯胺树脂、4,4-二胺基二环己基甲烷的一种或多种的混合物。

本实施方式中的增塑剂为含氟环氧低聚物二缩水甘油三氟甲基苯胺、含氟结构聚醚醚酮、梳形氟化聚甲基丙烯酸酯的一种或多种的混合物。

本实施方式中的偶联剂为三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷，三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、氟癸基三甲氧基硅烷、氟癸基三乙氧基硅烷、氟辛基三甲氧基硅烷、氟辛基三乙氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。

本申请还提供了一种制备超疏水自清洁美缝剂的方法，该方法包括：

(1)A组分的制备：将称取的上述质量份的含氟环氧树脂、环氧树脂、乙醇、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、触变剂、消泡剂、抗菌剂、色粉依次加入到搅拌器中，充分搅拌均匀，即得A组分；

(2)B组分的制备：将称取的上述质量份的固化剂、增塑剂、乙醇、纳米二氧化钛、触变剂、消泡剂、抗菌剂依次加入到搅拌釜中，混合均匀，即得B组分；

将上述A组分和B组分，分别包装。在使用时，A组分和B组分的质量比为1:0.5～1:2，然后将A组分加入到B组分中，搅拌均匀使用。

本发明的超疏水自清洁美缝剂可以表现出一种“荷叶效应”，使其具有超疏水自清洁的防水防污效果。

针对本申请的技术方案，列举实施例再做具体的阐述。

实施例1

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂55份、环氧树脂20份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂12份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛6份、触变剂1份、消泡剂1份、抗菌剂1份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为十二氟庚醇改性侧链含氟环氧树脂。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为氟烷基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙。

消泡剂为有机硅消泡剂。

抗菌剂为纳米银。

固化剂为1H,1H-全氟辛基胺。

增塑剂为含氟环氧低聚物二缩水甘油三氟甲基苯胺。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷。

实施例2

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂12份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛6份、触变剂1份、消泡剂1份、抗菌剂1份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为3-三氟甲基苯基对苯二酚环氧树脂。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为氨基丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为氟硅烷改性高岭土。

消泡剂为改性有机硅酮消泡剂。

抗菌剂为负载银二氧化硅。

固化剂为1H,1H-十七氟壬胺。

增塑剂为含氟环氧聚物二缩水甘油三氟甲基苯胺或含氟结构聚醚醚酮。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷。

实施例3

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂15份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为含氟丙烯酸酯改性环氧树脂。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米氨基丙基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为气相二氧化硅。

消泡剂为非硅类消泡剂。

抗菌剂为纳米银、负载银二氧化硅混合物，二者的质量比1:1。

固化剂为多氨基含氟化合物(甲基丙烯酸十二氟庚酯与二乙烯三胺通过加成反应制备的化合物)。

增塑剂为梳形氟化聚甲基丙烯酸酯。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷。

实施例4

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅8份、纳米二氧化钛5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为含氟对苯型酚醛环氧树脂。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙、氟硅烷改性高岭土、气相二氧化硅的的混合物，二者的质量比为1:1。

消泡剂为有机硅消泡剂、改性有机硅酮消泡剂的混合物，二者的质量比为1:1。

抗菌剂为纳米银。

固化剂为含氟聚酰胺或者1,6-己二胺。

增塑剂为含氟结构聚醚醚酮、梳形氟化聚甲基丙烯酸酯的的混合物，二者的质量比为1:1。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷或者氟癸基三乙氧基硅烷或者氟辛基三甲氧基硅烷。

实施例5

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂60份、环氧树脂10份、乙醇13份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为长链氟烷基环氧树脂。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅。

触变剂为氟硅烷改性高岭土、气相二氧化硅的的混合物，二者的质量比为1:1。

消泡剂为改性有机硅酮消泡剂、非硅类消泡剂的混合物，二者的质量比为1:1。

抗菌剂为负载银二氧化硅。

固化剂为含氟苯胺树脂或者4,4-二胺基二环己基甲烷。

增塑剂为梳形氟化聚甲基丙烯酸酯。

偶联剂为氨基丙基三乙氧基硅烷或者氨基丙基三甲氧基硅烷。

实施例6

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂12份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛6份、触变剂1份、消泡剂1份、抗菌剂1份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为含氟对苯型酚醛环氧树脂、长链氟烷基环氧树脂的混合物，两者的质量比为1：1。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅的混合物，两者的质量比为1：1。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙、氟硅烷改性高岭土、气相二氧化硅的的混合物，三者的质量比为1:1:1。

消泡剂为有机硅消泡剂、改性有机硅酮消泡剂的混合物，二者的质量比为1:1。

抗菌剂为纳米银。

固化剂为含氟聚酰胺或者1,6-己二胺。

增塑剂为含氟结构聚醚醚酮、梳形氟化聚甲基丙烯酸酯的的混合物，二者的质量比为1:1。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷或者氟癸基三乙氧基硅烷或者氟辛基三甲氧基硅烷。

实施例7

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂12份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛6份、触变剂1份、消泡剂1份、抗菌剂1份。A组分与B组分的质量比为1～1。

含氟环氧树脂为十二氟庚醇改性侧链含氟环氧树脂、含氟丙烯酸酯改性环氧树脂的混合物，两者的质量比为1：1。

乙醇为无水乙醇。

改性纳米二氧化硅为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米二氧化硅、氨基丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅的混合物，两者的质量比为1：1。

触变剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷改性纳米碳酸钙、气相二氧化硅的的混合物，二者的质量比为1:1。

消泡剂为有机硅消泡剂、改性有机硅酮消泡剂的混合物，二者的质量比为1:1。

抗菌剂为纳米银。

固化剂为含氟聚酰胺或者1,6-己二胺。

增塑剂为含氟结构聚醚醚酮、梳形氟化聚甲基丙烯酸酯的的混合物，二者的质量比为1:1。

偶联剂为氟癸基三甲氧基硅烷或者氟癸基三乙氧基硅烷或者氟辛基三甲氧基硅烷。

对比例1

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：环氧树脂75份、乙醇10份、纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂15份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

对比例2

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛3份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂70份、乙醇10份、改性纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛8份、触变剂1份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

对比例3

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：含氟环氧树脂65份、环氧树脂10份、乙醇15份、纳米二氧化钛3份、触变剂5.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂20份、乙醇15份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

对比例4

一种超疏水自清洁美缝剂，该美缝剂为双组分，其包括A组分和B组分，A组分包括以下质量份的物质：环氧树脂75份、乙醇15份、纳米二氧化钛3份、触变剂5.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.2份、色粉0.8份；B组分包括以下质量份的物质：固化剂60份、增塑剂20份、乙醇15份、纳米二氧化钛3.5份、触变剂0.5份、消泡剂0.5份、抗菌剂0.5份。A组分与B组分的质量比为1～1。

性能测试

使用接触角测试仪器对其材料进行相关测试，将本发明实施例1～7和对比例1～4按照上述接触角测试仪器测试，测试的实验结果如表1所示。

表1接触角测试

对比例1～4的接触角明显小于150度，其疏水性能一般。而实施例1～7的接触角均大于150度，能够表现出一种“荷叶效应”，使其具有超疏水自清洁的防水防污效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。