[發明專利]具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201410724487.8
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104371530A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 粟常紅;趙玉杰;關麗霞;宋李軍;吳錦利;關麗平
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C08G18/65;C08G18/62;C08G18/32;C08G18/38;C08G18/10
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技術領域

本發明涉及一種聚氨酯超疏水涂層的制備方法，屬于涂料技術領域。

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、工作性能優良的聚氨酯超疏水涂層的制備方法。其技術內容為：

一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，其特征在于：制備方法采用以下三個步驟：1）將端羥基聚丁二烯與二苯基甲烷二異氰酸酯于70℃進行預聚1小時，合成得到聚氨酯預聚體，再將聚氨酯預聚體與丙酮混合稀釋為聚氨酯預聚體溶液；在攪拌速度為每分鐘300轉至每分鐘500轉條件下，將上述的聚氨酯預聚體溶液滴加到二乙烯三胺的丙酮溶液中，擴鏈得到聚氨酯粉末橡膠分散液；2）將端羥基聚丁二烯-丙烯腈與甲苯二異氰酸酯于70℃進行預聚一小時合成得到聚氨酯預聚體，預聚體與丙酮混合稀釋為聚氨酯預聚體溶液，再將聚氨酯預聚體溶液滴加到乙二硫醇的丙酮溶液中擴鏈得到巰基封端聚氨酯預聚體溶液，滴加過程保持每分鐘100轉到每分鐘200轉的速度下攪拌；3）將上述的聚氨酯粉末橡膠分散液與巰基封端聚氨酯溶液一定比例混合，再添加環氧樹脂E-44、氨基硅油，攪拌均勻得到噴涂液，用噴槍噴涂于基體上，?于攝氏20度固化12小時，基體表面形成有序微凸結構，即超疏水涂層。

2、所述的具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，其特征在于：步驟1）中，端羥基聚丁二烯與二苯基甲烷二異氰酸酯的質量比為1.98~2.5:1，聚氨酯預聚體溶液中預聚體的質量含量為3%~5%，二乙烯三胺的丙酮溶液中二乙烯三胺的質量含量為0.5%，聚氨酯預聚體溶液與二乙烯三胺的丙酮溶液質量比為0.85~1.42:1。

3、所述的具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，其特征在于：步驟2）中端羥基聚丁二烯-丙烯腈與甲苯二異氰酸酯質量比為9.5~10.2:1，聚氨酯預聚體溶液中預聚體的質量含量為5%~10%。乙二硫醇的丙酮溶液中乙二硫醇的質量含量為0.5%，聚氨酯預聚體溶液與乙二硫醇的丙酮溶液質量比為1~1.83:1。

4、所述的具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，其特征在于：步驟3）中，聚氨酯粉末橡膠分散液與巰基封端聚氨酯溶液質量比為1~3.3:1，噴涂液中環氧樹脂E-44的質量含量為0.89~1.56%，氨基硅油質量含量為0.37~0.67%。

本發明與現有技術相比，其優點在于：

本發明與現有技術相比，其優點在于：

1、所制備的超疏水涂層為聚氨酯彈性體組成，涂層具有抗磨損性能：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3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、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，彈性形變可以回復。但是彈性體在固化前具有流動性，無法自動形成微觀有序結構，形成的涂層是光滑的，不具備超疏水性能。本發明涉及的噴涂液噴涂于基體固化后形成超疏水涂層，涂層表面具有由聚氨酯粉末橡膠構成的微觀有序的微凸，同時通過粉末橡膠與環氧樹脂的固化反應將聚氨酯微凸固定在基體表面，同時，通過巰基封端的聚氨酯參與環氧樹脂的固化，提高涂層的韌性。環氧樹脂良好的粘結性能。因此本發明涉及的超疏水涂層具有良好的抗磨損性能，涂裝方法采用噴涂，具有實施方法簡便可行，工藝簡單，生產成本低，可室溫固化，可加工大面積、異形試件表面，并可適用于室外施工等特點。

3、本方法所采用的噴涂液組分混合前反應活性低，與環境中的水分、空氣不發生化學反應，性質穩定，儲存期長。

附圖說明：

圖1是本發明實施例1超疏水涂層微觀結構。（A：磨損前；B：磨損后）