Page 143 - 2025水性涂料虚拟专辑

罗海航等：可紫外固化的水性聚氨酯耐沾污涂层

于各种基质上，包括玻璃、马口铁、PC 板、木材、PET
1 实验部分 等（应用之前用酒精擦拭各个基材表面的灰 颗
粒），涂层厚度约为 15 μm。最后将涂覆过的基材置
1. 1 主要原料及仪器
于距离紫外灯 10 cm 处反应 60 s（1 kW，365 nm），交
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚丙二醇（PPG，
联固化形成涂层。其中涂覆在玻璃上的涂层用于接
M =1 000）：工业级，山东 化工有限公司；单端双
n 触角、滚动角、防涂 和自清洁测试，涂覆在马口铁
羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS，M =4 600）：广州斯洛
n 上的涂层用于防腐蚀测试和防涂 测试，其余样品
聚合物有限公司；2，2-二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟
用于防涂 测试。
基甲基丙烷（TMP）、三乙胺（TEA）：分析纯，Sigma 1. 4 测试与表
Aldrich；烯丙基羟乙基醚（AOT）：分析纯，Adamas；有
采用 立叶变换红外光谱仪在室温下对涂层的结构
机 、2-羟基−2-甲基−1-苯基−1-丙酮（光引发剂
进行表征。波数范围4 000~700 cm ，扫描次数32次。
-1
1173）、二 甲烷、十六烷：分析纯，成都科 化学有
采用接触角测量仪分别对涂层的水和二 甲烷
限公司；10%氯化钠溶液：自制；乙氧化三羟甲基丙烷
三丙烯酸酯（EOTA）：工业级，上海光易化工有限公 的接触角和滚动角进行测试，每个样品至少测 3 次，
司，其结构如式（1）所示。 测试液体体积为 5 μL。并取水和二 甲烷接触角的
平均值根据Fowke’ Equation 计算涂层的表面能。
[14]
s

采用 X 射线光电子能谱仪（XPS）和能量色谱仪

B （EDS）对涂层表面化学成分进行分析。
式（1）
A
C
采用油性笔对涂层的防涂 性能进行测试。如
A B C
果涂层上的墨水可以被纸 擦掉且表面不留下痕
接触角测量仪：HKCA-40，北京哈科公司；扫描 ，那就说明涂层具有优异的防涂 性能；相反，如
电子显微镜：S-4700，Hitachi；X 射线光电子能谱仪： 果擦拭后留下了痕 ，则涂层不具备防涂 效果。
AXIS Supra，Kratos； 立叶变换红外光谱仪（Nicolet 分别采取 2 种方法对涂层进行自清洁测试 。
iS10）、X射线能谱仪：Aztec X-Max， 飞；原子力显 （1）取水、十六烷、可乐和油墨液滴从载玻片最上方
微镜：SPM-9600，岛津；X 射线衍射仪：EMPYREAN， 滴落，观察液体是否在涂层表面留下痕 ；（2）使用
纳科；紫外/可见/近红外分光光度计：PE1050，铂金 黄土模拟固体污染物并分别 在涂覆和未涂覆涂层
埃尔 。 的马口铁表面，随后用相同质量的水从上至下慢慢
1. 2 水性聚氨酯（WPU-g-PDMS）的制备 滴落，观察水滴是否能带走表面的黄土。
x
首先 ，将计量的 PPG（4 g，0. 004 mol）、DMPA 使用 10%NaCl 溶液对涂层进行防腐蚀测试。将
（1. 2 g，0. 009 mol）、PDMS 和 TMP（0. 2 g，0. 001 mol） 涂覆过一半的马口铁放入 10%NaCl 溶液中，浸泡 5 d
加入到装有温度计、搅拌器和冷凝管的四口烧瓶中。 后取出观察其表面是否被腐蚀。
常温下加入 IPDI（10 g，0. 045 mol）和适量的有机 催 采用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜
化剂。在 N 保护下缓慢升温至 85 ℃，反应约 2 h。随 （SEM）观察涂层的表面形貌和粗糙度。
2
后降温至 70 ℃，加入 AOT（6 g，0. 059 mol），继续反应 采用紫外/可见/近红外分光光度计测试涂层的透
直到—NCO 基团被完全消耗。反应结束后降至室 光率，波长范围为 400~800 nm，并以空白载玻片为测
温，加入 TEA（0. 9 g，0. 009 mol）和去离子水进行中和 试背景。
乳化得到水性聚氨酯（WPU-g-PDMS），其中 x 表示 采用 X 射线衍射仪（XRD）测试涂层的 X 射线衍
x
PDMS 占 WPU-g-PDMS 单体总质量的百分比（0、 射光谱，扫描角度为5°~60°。
x
0. 5%、1. 0%、2. 0%、3. 0%）。 将每个样品切成 10 mm×10 mm×0. 5 mm，然后置
1. 3 耐 涂层的制备 于 50 ℃真空干燥箱中干燥至质量不变，称其质量为

将 1 g WPU-g-PDMS 、15%EOTA（以 WPU-g- m 。随后将其浸入蒸 水或乙醇中 24 h，取出擦干表
1. 0 0
PDMS 乳液的质量计）和 1% 光引发剂 1173（以 WPU- 面水分，称其质量为 m 。吸收率按式（2）计算，每组
x
1
g-PDMS 固体质量计）完全混合，然后将混合物涂覆 样品测试3次取平均值。
x
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