[發明專利]耐磨損的超疏水涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310291889.9
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103351803A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 粟常紅;張凱強;張偉;韓曉倩;王麗丹;甘伊;張明月;國忠林;許有前
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C09D175/14
• 分類號: C09D175/14;C09D7/12;C09D5/00;C08G18/69;C08G18/61;C08G18/12
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技術領域

本發明涉及一種耐磨損的超疏水涂層的制備方法，屬于有機涂料技術領域。

背景技術

超疏水涂層指與水滴接觸角大于150°的涂層，超疏水涂層具有自清潔、防水、防冰雪粘覆功能，在日常生活、工業領域具有應用前景，超疏水涂層具有高度粗糙結構，超疏水表面遭受摩擦時，實際上由表面的微米或納米微凸起承載壓力與剪切作用，表面微凸所承載壓強與剪切應力遠遠大于表觀壓強與剪切應力，從而導致表面粗糙結構因應力集中而損壞，最終導致超疏水功能失效。因此，超疏水表面在使用過程中易于遭受磨損而失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工藝簡單、投資成本低、容易施工的耐磨損的超疏水涂層的制備方法。其技術內容為：

一種耐磨損的超疏水涂層的制備方法，其特征在于采用以下步驟：1）將炭黑與乙酸乙酯配制成炭黑質量含量為8%的混合液，再將混合液用膠體磨研磨分散30分鐘，制備成均勻的炭黑分散液；2）將炭黑分散液、端羥基聚丁二烯、羥基硅油、甲苯二異氰酸酯以及溶劑于70℃進行預聚1小時合成含有炭黑的預聚體溶液；3）待預聚體溶液冷卻至20℃，將硫化劑與預聚體溶液共混形成涂覆液；4）將涂覆液滴加在基體上涂平，于20～50℃固化，固化后在基體表面形成有序的微孔結構，即超疏水涂層。

所述的耐磨損的超疏水涂層的制備方法，步驟2）中，溶劑采用甲苯和乙酸乙酯中的一種或混合物；炭黑分散液、端羥基聚丁二烯、羥基硅油、甲苯二異氰酸酯和溶劑的加入量分別占上述原料總質量的1.84～5.88%、14.29～18.34%、2.14～2.96%、8.38～15.95%和61.12～71.44%。

所述的耐磨損的超疏水涂層的制備方法，步驟3）中，硫化劑采用3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺，硫化劑與預聚體溶液的質量比為1:9.85～21。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、所制備的超疏水涂層為聚氨酯彈性體與炭黑組成。由于彈性體是聚合物材料中力學性能獨特的材料，相對于塑性材料與脆性材料，由彈性材料構建的超疏水表面在耐磨損性能方面更有優勢：在遭受壓力時，彈性微凸被擠入相鄰的凹谷，在遭受剪切作用力時，彈性微凸會倒伏、填入相鄰的凹谷，表面變成相對平滑、受力面積增加，在外力回撤后，彈性微凸通過彈性形變來恢復原有結構，使涂層具有良好的耐磨損性。按美國材料與試驗協會標準ASTM?D?968-05（落沙磨蝕法測定有機涂層耐磨性的試驗）進行耐磨損性能測試，結果表明，涂層經2公斤石英砂從高度為960毫米、內徑為20毫米導管落下對涂層進行磨損試驗后。涂層與水靜止接觸角仍保持在150°以上。

2、本發明實施方法簡便可行，工藝簡單，生產成本低，可以加工大面積異形試件表面。

附圖說明

圖1是本發明實施例1超疏水涂層的涂覆過程圖；

圖2是本發明實施例1超疏水涂層的疏水效果圖；

圖3是本發明實施例1得到的超疏水涂層表面結構（其中A為磨損前；B為磨損后）。

圖4是本發明實施例1得到的超疏水涂層上的水滴的形態（其中A為磨損前；B為磨損后）。

圖5是本發明實施例2得到的超疏水涂層上的水滴的形態（其中A為磨損前；B為磨損后）。

圖6是本發明實施例3得到的超疏水涂層上的水滴的形態（其中A為磨損前；B為磨損后）。

圖7是本發明實施例4得到的超疏水涂層上的水滴的形態（其中A為磨損前；B為磨損后）。

具體實施方式

實施例一，技術方案為：

步驟1）、將炭黑與乙酸乙酯配制成炭黑質量含量為8%的混合液，再將混合液用膠體磨研磨分散30分鐘，制備成均勻的炭黑分散液；

步驟2)、將3克端羥基聚丁二烯、0.45克羥基硅油、0.285克炭黑分散液和1.76克甲苯二異氰酸酯溶解于10克甲苯之中，加熱至70℃預聚1小時,合成含有炭黑的預聚體溶液。

步驟3)、預聚體溶液冷卻至20℃后，加入1克3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺，混合均勻形成涂覆液。

步驟4）、將涂覆液滴加在基體上，用脫脂棉或刷子涂平，于20℃固化8小時，即在基體表面形成有序的微孔結構，即超疏水涂層。

測試結果：該涂層水滴接觸角為163°，按美國材料與試驗協會標準ASTM?D?968-05（落沙磨蝕法測定有機涂層耐磨性的試驗）進行耐磨損性能測試，結果表明，涂層經2公斤石英砂從高度為960毫米、內徑為20毫米導管落下對涂層進行磨損試驗后，涂層與水靜止接觸角為152°。