本技術(shù)涉及涂層材料技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是涉及建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯樹脂作為一種具有高強度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于貯罐、管道、冷庫、啤酒、發(fā)酵罐、保鮮桶的絕熱保溫保冷，房屋建筑絕熱防水等，有著出色的防水性。建筑外墻涂料可以美化環(huán)境和居室，但是由于傳統(tǒng)涂料耐洗刷性差，時間不長涂層就會發(fā)生色變、脫落，玻璃幕墻或瓷磚貼面又會帶來光污染、增加建筑物自重、存在安全隱患等問題。并且隨著城市的環(huán)境污染正在加劇，其中粉塵污染、氣體污染尤為嚴重。建筑外墻特別是高層建筑，正在受到越來越嚴重的侵蝕。自清潔涂料的作用越來越重要，自清潔涂料具有優(yōu)良的防水性、自潔功能，能夠長期保持潔凈。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的自清潔涂料的技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)是基于仿生學(xué)的原理，多根據(jù)“荷葉自清潔原理”設(shè)計的清潔涂料取得了成功；

3、如授權(quán)公告號cn101962514b的中國專利公開了一種長耐久性的超疏水自清潔涂層及其制備方法，該發(fā)明所述的涂層材料由具有光催化活性的納米粒子、低表面自由能聚合物和交聯(lián)劑經(jīng)室溫固化干燥而成，其中低表面自由能聚合物由含羥烷氧基、碳碳雙鍵、硅羥基或硅烷氧基等活性基團的氟化聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷中的一種或多種組成，交聯(lián)劑為含氫硅油或氨基硅烷，涂層中光催化納米粒子質(zhì)量含量在10-60％之間。該涂層由納米粒子自組織形成微納結(jié)構(gòu)，與具有低表面能的交聯(lián)成膜基質(zhì)一起，獲得具有荷葉效應(yīng)的超疏水自清潔涂層，利用納米粒子對有機污染物的光催化分解特性實現(xiàn)涂層荷葉型超疏水特性的持久性，適合于大面積施工，耐候性佳，具有突出的自清潔特性；

4、但是，現(xiàn)在的一些自清潔涂料的主要成分為提供粗糙結(jié)構(gòu)的無機物，但是無機納米粒子往往比表面積大、表面能高，易趨向于團聚，導(dǎo)致涂料使用性能下降，涂層的平整度降低，表面產(chǎn)生裂紋、氣泡等缺陷，同時無機納米粒子與樹脂相容性較差，混合后易產(chǎn)生相分離現(xiàn)象，因此導(dǎo)致得到的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料自清潔效果較差，耐久性不高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了提高自清潔聚氨酯絕熱涂層材料的自清潔效果和耐久性，本技術(shù)提供建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料及其制備方法。

2、本技術(shù)提供的建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料及其制備方法采用如下的技術(shù)方案：

3、建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料及其制備方法，包括以下原料：低聚物二元醇、芳香族二異氰酸酯、有機溶劑、催化劑、改性有機硅低聚物、改性納米二氧化鈦粒子溶液；所述低聚物二元醇與芳香族二異氰酸酯的摩爾比為1：(3-5)，所述低聚物二元醇與改性有機硅低聚物、改性納米二氧化鈦粒子溶液的質(zhì)量比為1∶(1-3)∶(1-1.5)。

4、通過采用上述技術(shù)方案，在制備聚氨酯涂料中加入了改性有機硅低聚物，一方面能提高聚氨酯涂料的耐高溫，耐候性等性能，提高涂料的耐久性，另一方面改性有機硅低聚物能夠提高復(fù)合涂層的表面能，從而提高聚氨酯涂料的疏水性；再通過復(fù)配改性納米二氧化鈦粒子溶液，光催化材料納米二氧化鈦在光照作用下，價帶中的電子將被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價帶上留下相對穩(wěn)定的空穴，納米材料中的缺陷和懸鍵會俘獲電子或空穴使其分別擴散到微粒表面，產(chǎn)生強烈的氧化還原勢，在不消耗納米二氧化鈦的情況下將有機物降解為氣體和水，從而去除表面有機污染物；且改性納米二氧化鈦粒子溶液能與改性有機硅低聚物和聚氨酯之間產(chǎn)生交聯(lián)，提高了納米粒子與樹脂之間的相容性，同時粒子被大量低聚物包裹使粗糙度得到提升，從而涂料疏水性有效提高。

5、優(yōu)選的，所述低聚物二元醇為聚丙二醇、聚四亞甲基醚二醇中的一種。

6、優(yōu)選的，所述芳香族二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的一種。

7、所述有機溶劑為丙二醇；所述催化劑為二月桂酸二丁基錫；所述低聚物二元醇與有機溶劑的固液比為1：(10-13)g/ml；所述低聚物二元醇與催化劑的質(zhì)量比為1：(0.014-0.09)

8、優(yōu)選的，所述改性有機硅低聚物原料包括堿性有機硅低聚物、無水乙醇、全氟癸基三甲基氧硅烷，質(zhì)量比為1：(0.4-0.6)：(0.08-0.1)。

9、通過采用上述技術(shù)方案，采用全氟癸基三甲基氧硅烷對堿性有機硅低聚物進行改性，全氟癸基三甲基氧硅烷具有很高的表面張力，因此可以提高涂料表面的抗粘附性，防止污染物附著，使表面更易清潔；同時還可以增強涂料表面的耐候性和耐化學(xué)性，使得涂層更加耐久。

10、優(yōu)選的，所述堿性有機硅低聚物由以下重量份原料組成30-36份無水乙醇、3-5份去離子水、1-3份氨水、0.4-0.6份硅烷偶聯(lián)劑kh-560、3.5-5.5份正硅酸乙酯。

11、優(yōu)選的，所述改性納米二氧化鈦粒子溶液原料包括納米二氧化鈦粒子溶液、無水乙醇、全氟癸基三甲基氧硅烷，質(zhì)量比為1：(0.5-0.7)：(0.08-0.1)。

12、通過采用上述技術(shù)方案，采用全氟癸基三甲基氧硅烷對納米二氧化鈦粒子溶液進行改性，可以在納米二氧化鈦的表面形成一層有機硅改性層，提高其表面的疏水性，從而提高納米二氧化鈦在溶液中的分散性，使其更均勻地分散在涂料中，提高涂料自清潔效果，同時改性后納米二氧化鈦粒子的能夠與改性有機硅低聚物和聚氨酯之間產(chǎn)生交聯(lián)，提高了納米粒子與樹脂之間的相容性，從而進一步提高了涂料的耐久性。

13、優(yōu)選的，所述納米二氧化鈦粒子溶液由以下重量份原料組成30-40份無水乙醇、3-5份去離子水、0.9-1.3份氨水、2-2.5份鈦酸四丁酯。

14、本技術(shù)還提供了建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料的其制備方法，包括以下步驟：

15、將低聚物二元醇加入反應(yīng)器中后加熱至110-120℃并抽真空直至反應(yīng)器中無氣泡為止，降溫至70-80℃，向反應(yīng)器中加入有機溶劑、催化劑，攪拌回流8-18min；加入芳香族二異氰酸酯并反應(yīng)2-4h；加入改性有機硅低聚物并反應(yīng)1-2h，再加入改性納米二氧化鈦粒子溶液，繼續(xù)攪拌15-25min，冷卻至室溫得到建筑表面應(yīng)用的自清潔聚氨酯絕熱涂層材料。

16、優(yōu)選的，所述改性有機硅低聚物的制備方法，包括以下步驟：

17、s1.取30-36份無水乙醇，加入3-5份去離子水混合均勻后，分別加入1-3份氨水、0.4-0.6份硅烷偶聯(lián)劑kh-560，攪拌5-10min，得到混合物；將3.5-5.5份正硅酸乙酯在攪拌下逐滴滴入混合物中，繼續(xù)攪拌1-2h，得到堿性有機硅低聚物；

18、s2.將s1得到的堿性有機硅低聚物與無水乙醇按質(zhì)量比為1：(0.4-0.6)進行稀釋，然后滴加全氟癸基三甲基氧硅烷，全氟癸基三甲基氧硅烷與堿性低聚物的重量比為(0.08-0.1)：1，室溫下攪拌10-20min，得到改性有機硅低聚物。

19、優(yōu)選的，所述改性納米二氧化鈦粒子溶液的制備方法，包括以下步驟：

20、s1.量取30-40份無水乙醇，依次加入3-5份去離子水、0.9-1.3份氨水，攪拌均勻得到混合物；將2-2.5份鈦酸四丁酯在攪拌狀態(tài)下逐滴加入到混合物中，在60-70℃下攪拌6-8h得到納米二氧化鈦粒子溶液；

21、s2.將納米二氧化鈦粒子溶液與無水乙醇按質(zhì)量比為1：(0.5-0.7)進行稀釋，然后滴加全氟癸基三甲基氧硅烷，全氟癸基三甲基氧硅烷與堿性低聚物的重量比為(0.08-0.1)：1，室溫下攪拌10-20min，得到改性納米二氧化鈦粒子溶液。

22、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

23、1.通過采用上述技術(shù)方案，在制備聚氨酯涂料中加入了改性有機硅低聚物，一方面能提高聚氨酯涂料的耐高溫，耐候性等性能，提高涂料的耐久性，另一方面改性有機硅低聚物能夠提高復(fù)合涂層的表面能，從而提高聚氨酯涂料的疏水性；

24、2.再通過復(fù)配改性納米二氧化鈦粒子溶液，光催化材料納米二氧化鈦在光照作用下，價帶中的電子將被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價帶上留下相對穩(wěn)定的空穴，納米材料中的缺陷和懸鍵會俘獲電子或空穴使其分別擴散到微粒表面，產(chǎn)生強烈的氧化還原勢，在不消耗納米二氧化鈦的情況下將有機物降解為氣體和水，從而去除表面有機污染物；且改性納米二氧化鈦粒子溶液能與改性有機硅低聚物和聚氨酯之間產(chǎn)生交聯(lián)，提高了納米粒子與樹脂之間的相容性，同時粒子被大量低聚物包裹使粗糙度得到提升，從而涂料疏水性有效提高。