[發明專利]一種親水疏油的易清潔有機涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201210049783.3
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102585664A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 應立萍;彭叔森;張昕;趙文杰;烏學東
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C08G81/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明屬于表面涂層技術領域，特別涉及一種親水疏油的易清潔有機涂層及其制備方法。

背景技術

潤濕性是固體表面的一個重要的特征。從宏觀角度看，潤濕是一種流體從固體表面置換另一種流體的過程；從微觀角度來看，潤濕固體的流體，在置換原來的固體表面上的流體后，本身與固體表面是在分子水平上的接觸，他們之間無被置換相得分子，如水在玻璃表面置換空氣而展開。如果在一個表面上，水能置換原來固體表面上的油污，且水和固體表面之間沒有油污分子，就能達到易清潔的效果。

目前易清潔表面主要有兩大類：一類是超親水表面，另一類是疏水表面。

超親水表面能在固體表面形成薄薄的水膜，使污染物不易牢固地附著在固體表面上，在水的沖刷下很容易去除污染物。TiO₂薄膜是超親水表面的代表。公開號為CN1417147、CN1267644、CN101182034的中國專利申請都是采用TiO₂薄膜來實現易清潔性能的。TiO₂可重復利用，特別適用于戶外建筑玻璃，但缺點是必須有紫外線的照射，在晚上、陰雨天或者背光面效果都不好，而且由于二氧化鈦的強氧化性，不能在有機物表面使用。

由疏水致潔的表面可以分為兩種。一種是表面上同時存在微米和納米結構，基于“荷葉效應”的超疏水表面。水滴在這種表面的形狀接近于球，接觸角大于150°，可以自由地滾動。因而超疏水表面上的污染物能被滾動的水珠帶走，具有易清潔的能力。公開號為CN1415800、CN101191227、CN1613565的中國專利申請都利用表面微結構達到了超疏水致易清潔的效果。但是這種表面不能工業化大規模生產，且耐候性差，受環境影響明顯，一旦微結構被破壞，就無法保持超疏水的效果。另一種是由有機硅、氟等低表面能物質組成的疏水表面。有機硅具有良好的疏水特性且能使涂層表面光滑均勻。雖然有機硅對水有很強的排斥力，但是不可防油，使用壽命短，經過6-12個月，其排斥水的性能就會大幅度降低。有機氟能夠既疏水又疏油，但是水的接觸角一般都在90°左右，既不能使水滴滾落，也不能使水滴取代油污的位置，易清潔效果并不是很好。

另外，公開號為CN101870187A的中國專利申請公開了一種易清潔有機涂層及其制備方法，該方法是在親水性底材上進行低溫等離子氟化處理，亦達到了親水疏油的易清潔效果，但是該方法采用了雙層膜制備有機涂層，第一層是親水涂層，第二層是疏油涂層，并且制備過程中采用了低溫等離子處理技術，因此制備工藝復雜，不易實現大規模生產應用。

發明內容

本發明的技術目的是針對現有技術的不足，提供一種親水疏油的易清潔有機涂層及其制備方法，該有機涂層由有機溶液與固化劑的混合溶液涂覆在待涂覆體表面而形成，在待涂覆物體表面構造親水性和疏油性均勻分布的微區，形成同時具有親水性和疏油性的易清潔有機涂層。

本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為：一種親水疏油的易清潔有機涂層，由有機溶液與固化劑的混合溶液涂覆在待涂覆體表面而形成，所述的固化劑質量占有機溶液質量的0.1～20％；

所述的有機溶液是由含氟聚氨酯與環氧樹脂在有機溶劑中反應形成的含氟聚氨酯改性的環氧樹脂溶液，其中，所述的含氟聚氨酯和環氧樹脂通過化學鍵鍵合，形成半互穿網絡結構；所述的環氧樹脂與含氟聚氨酯的質量比值為1.5～9，所述的有機溶劑占含氟聚氨酯改性的環氧樹脂溶液質量的25％～50％；

所述的含氟聚氨酯是由親水性二元醇、氟醇和二異氰酸酯在適量有機金屬化合物催化劑催化下聚合而成；所述的氟醇是含有1～100個氟原子的單羥基伯醇，所述的親水性二元醇是含有親水性基團的聚合物，所述的二異氰酸酯中異氰酸酯基的摩爾數與親水性二元醇和氟醇中的總羥基的摩爾數的比值至少為1∶1，所述的含氟聚氨酯中氟的質量占1～30％。

上述技術方案中：

所述的有機金屬化合物催化劑包括但不限于桂酸酯二丁基錫、環烷酸鈷、辛酸亞錫、辛酸鉛、辛酸鈷、辛酸鐵、環烷酸鋅和鈦酸四異丁酯中的一種或幾種。

所述的親水性二元醇是含有親水性基團的聚合物，優選的結構通式中包含(CH₂CH₂O)_m、(CH₂CH₂CH₂CH₂O)_m或(CH₂CH(CH₃)O)_m，m為1～1000的整數，其數均分子量優選為400～80000。