本發(fā)明涉及水性涂料，尤其涉及一種用于玻璃表面的具有較好磨砂效果的水性涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著節(jié)能環(huán)保理念的深入發(fā)展，水性涂料因其低voc排放和環(huán)境友好性而受到廣泛關(guān)注。特別是在玻璃表面磨砂效果的實(shí)現(xiàn)方面，水性涂料展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)玻璃表面磨砂效果時(shí)仍存在諸多難以解決的技術(shù)問題。

2、傳統(tǒng)的玻璃磨砂處理主要采用物理打磨或酸蝕刻工藝，這些方法不僅工藝復(fù)雜，而且存在環(huán)境污染和安全隱患。而現(xiàn)有的水性磨砂涂料雖然在一定程度上解決了環(huán)保問題，但仍面臨著諸多技術(shù)瓶頸：首先，涂層與玻璃基材的界面結(jié)合力不足，在實(shí)際使用過程中容易出現(xiàn)剝落現(xiàn)象；其次，涂層的耐候性差，在自然環(huán)境下容易發(fā)生黃變和老化；再次，磨砂效果不均勻，難以實(shí)現(xiàn)理想的光學(xué)效果；最后，涂層的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性不足，影響使用壽命。

3、這些問題的根本原因在于：現(xiàn)有技術(shù)普遍采用單一樹脂體系，缺乏有效的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；納米填料的分散性和界面結(jié)合不理想，無法發(fā)揮增強(qiáng)效果；表面改性不足，難以實(shí)現(xiàn)持久的功能性；多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，各功能層之間協(xié)同性差。因此，亟需開發(fā)一種新型的水性玻璃磨砂涂料體系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新的用于玻璃表面的具有較好磨砂效果的水性涂料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種用于玻璃表面的具有較好磨砂效果的水性涂料，該涂料包括如下重量份的組分：

3、甲基丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物42-48份，丙烯酸-苯乙烯共聚物28-32份，改性納米二氧化硅3.3-5.3份，氨基改性蒙脫土1.7-2.7份，2,2,4-三甲基戊二醇二異丁酸酯3-4.5份，季戊四醇四丙烯酸酯1-1.5份，含氟改性聚硅氧烷0.5-1份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.5-1份，其中：

4、所述甲基丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的分子量為8000-12000，所述丙烯酸-苯乙烯共聚物的分子量為15000-20000；

5、所述改性納米二氧化硅的粒徑為15-20nm，所述氨基改性蒙脫土的層間距為2.5-3.5nm；

6、所述含氟改性聚硅氧烷中氟原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-12wt％。

7、具體地，所述涂料還包括如下重量份的組分：消泡劑0.2-0.5份，潤(rùn)濕劑0.3-0.6份，流平劑0.5-1份，增稠劑0.5-1份。

8、具體地，所述氨基改性蒙脫土的制備方法，包括如下步驟：(1)將天然蒙脫土在80-90℃條件下，與濃度為4-6wt％的碳酸鈉溶液反應(yīng)4-6h，獲得鈉基蒙脫土；(2)將步驟(1)所得鈉基蒙脫土與γ-氨丙基三乙氧基硅烷在75-85℃條件下反應(yīng)3-5h，其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷與鈉基蒙脫土的質(zhì)量比為0.15-0.25:1；(3)將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，用去離子水洗滌至中性，干燥后研磨，得到氨基改性蒙脫土。

9、具體地，所述消泡劑為聚醚改性聚硅氧烷共聚物，所述潤(rùn)濕劑為聚氧乙烯醚改性七甲基三硅氧烷，所述流平劑為聚二甲基硅氧烷，所述增稠劑為聚氨酯締合型增稠劑。

10、具體地，所述甲基丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中甲基丙烯酸羥乙酯與甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量比為1:(1.2-1.8)，所述丙烯酸-苯乙烯共聚物中丙烯酸與苯乙烯的質(zhì)量比為1:(0.8-1.2)。

11、所述的水性涂料的制備方法，包括如下步驟：

12、(1)預(yù)分散步驟：將改性納米二氧化硅和氨基改性蒙脫土分散于去離子水中，在45-50℃、2000-3000rpm的條件下剪切分散20-30min，同時(shí)抽真空至-0.05mpa；

13、(2)主體反應(yīng)步驟：向步驟(1)所得分散體系中依次加入甲基丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸-苯乙烯共聚物，在55-60℃、氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)60-90min；

14、(3)助劑添加步驟：降溫至45-50℃，依次加入2,2,4-三甲基戊二醇二異丁酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、含氟改性聚硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷，攪拌30-40min；

15、(4)調(diào)節(jié)步驟：調(diào)節(jié)ph值至7.5-8.0，加入去離子水調(diào)節(jié)固含量至45-50wt％。

16、具體地，步驟(2)中，所述攪拌速率為800-1000rpm。

17、具體地，步驟(3)中，所述攪拌速率為500-600rpm。

18、所述的水性涂料在玻璃表面制備磨砂涂層的方法，包括如下步驟：

19、(1)底涂層形成：將改性環(huán)氧底漆均勻涂布于玻璃表面，在40-45℃下干燥10-15min；

20、(2)過渡層形成：將功能化中間涂料均勻涂布于底涂層表面，在45-50℃下干燥8-12min；

21、(3)主體層形成：將所述水性涂料均勻涂布于過渡層表面，在50-55℃下干燥15-20min；

22、(4)功能層形成：將氟硅改性涂料均勻涂布于主體層表面，在55-60℃下干燥10-15min；

23、(5)保護(hù)層形成：將自修復(fù)涂料均勻涂布于功能層表面，在60-65℃下干燥20-25min。

24、具體地，，所述底涂層的厚度為20-25μm，所述過渡層的厚度為15-20μm，所述主體層的厚度為25-30μm，所述功能層的厚度為10-15μm，所述保護(hù)層的厚度為5-10μm。

25、具體地，各涂層的涂布方式均采用噴涂，噴涂壓力為0.3-0.4mpa，噴涂距離為20-25cm，噴涂速度為15-20cm/s。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種用于玻璃表面的具有較好磨砂效果的水性涂料及其制備方法能夠達(dá)到以下有益效果：

27、本發(fā)明開發(fā)了一種新型水性涂料體系。該體系通過分子設(shè)計(jì)和多組分協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的綜合性能：

28、本發(fā)明通過深入研究樹脂分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、納米填料表面改性、多功能助劑協(xié)同作用以及多層結(jié)構(gòu)優(yōu)化，成功開發(fā)出一種具有優(yōu)異綜合性能的水性玻璃磨砂涂料。該涂料采用甲基丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸-苯乙烯共聚物的雙組分樹脂體系，通過羥基和羧基的交聯(lián)反應(yīng)形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提升涂層的力學(xué)性能。同時(shí)，引入改性納米二氧化硅和氨基改性蒙脫土的雙組分納米填料，利用其表面改性后的化學(xué)鍵合和物理屏障效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了多尺度增強(qiáng)。

29、特別值得一提的是，本發(fā)明創(chuàng)新性地采用了2,2,4-三甲基戊二醇二異丁酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的雙功能成膜助劑體系。其中，2,2,4-三甲基戊二醇二異丁酸酯的分子結(jié)構(gòu)中含有特殊的三甲基取代基，不僅提供了良好的可塑性，還賦予了涂層優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。而季戊四醇四丙烯酸酯的四官能團(tuán)結(jié)構(gòu)則提供了高效的交聯(lián)位點(diǎn)，促進(jìn)了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。

30、在表面改性方面，本發(fā)明采用含氟改性聚硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的協(xié)同改性策略。通過氟原子的梯度分布和硅氧烷骨架的穩(wěn)定性，在提供優(yōu)異疏水性的同時(shí)，確保了涂層的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這種獨(dú)特的表面設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的自清潔效果，還帶來了意想不到的防結(jié)冰性能。

31、通過精確控制的工藝參數(shù)和創(chuàng)新的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明成功實(shí)現(xiàn)了各組分之間的協(xié)同效應(yīng)最大化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該涂料展現(xiàn)出卓越的綜合性能：附著力達(dá)到0級(jí)，完全滿足使用要求；耐磨性提升200％以上；耐候性測(cè)試3000小時(shí)后仍保持優(yōu)異的外觀；接觸角超過150°，展現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔效果。

32、這些性能的顯著提升源于本發(fā)明在分子設(shè)計(jì)、界面工程和工藝優(yōu)化等多個(gè)層面的創(chuàng)新，為水性玻璃磨砂涂料的發(fā)展開辟了新的技術(shù)路線，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。