[發明專利]自修復超疏水聚氨酯涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201210167134.3
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN103449736A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 周峰;劉欽澤;裴小維
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C03C17/28
• 分類號: C03C17/28;C04B41/83;C08J7/04;C09D175/04;C09D7/12;D21H19/72
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種自修復超疏水聚氨酯涂層的制備方法，具體是將含自修復功能的多孔材料引入到超疏水涂層中，提供一種表面化學組成及低表面能特性可自我修復的涂層制備方法。

背景技術

超疏水是一種在自然界中廣泛分布的現象，許多動物、植物的表面都具有超疏水功能。經研究發現，具有超疏水的表面同時具有粗糙的表面結構和較低的表面能這兩種特征。具有超疏水性能的表面在工農業生產和日常生活中都有著極其廣闊的應用價值，例如，它可以用來防污、防水、抗氧化、減阻降噪等。因此，構建特殊的固體表面并研究其浸潤性引起了科研人員的廣泛關注并取得了一定的進展。

中國發明專利（申請號201010245355.9）采用氨解正硅酸乙酯，乙烯基硅烷偶聯劑修飾，引發聚合等步驟制備了苯乙烯接枝的納米二氧化硅球，然后通過涂覆方法制備了超疏水薄膜。專利申請號分別為200810020464.3，?200710119670.5，?200810061480.7和201010116046.1也通過硅烷偶聯劑修飾而制備了低表面能物質修飾的二氧化硅進而制備了超疏水涂層。但上述制備方法都存在一定局限性，如反應溫度較高，操作繁瑣，或大量使用有毒溶劑，限制了其廣泛應用。中國發明專利（申請號201010272135.5）采用化學浸蝕、陽極氧化、超聲剝膜步驟在金屬鋯表面原位構筑納/微粗糙結構，然后通過自組裝硅氧烷等低表面能物質對表面進行疏水化處理，從而得到超疏水的金屬鋯表面。我們也制備了鋁基和鈦基超疏水表面，專利申請號分別為200810183392.4和200910117460.1。但這些方法對基底本身要求很高，需在特定基底（如特定金屬鋯、鋁、鈦等）上才能制備超疏水表面，且制備條件苛刻的，同時消耗大量能源，制造成本高昂，即不環保也不經濟。更為重要的是在使用過程中超疏水表面很容易遭到破壞，要想恢復，就需對表面進行重新處理或更換，造成了大量的資源和人力消耗。

發明內容

多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，由于其具有孔道結構大小可調、相對密度低，比強度高、孔隙率和表面積大?、滲透性和吸附性好等特點，在大分子催化、吸附與分離、納米材料組裝、生物化學、分子識別、化學傳感及色譜載體等眾多領域均具有廣泛的應用。利用多孔材料的存儲和釋放功能，將自修復功能通過多孔材料的存儲與釋放而引入到超疏水涂層中，一旦涂層表面的低表面能物質被破壞，存儲在內部的低表面能的物質可自發的遷移至表面并對表面進行有效地修復，從而有效延長超疏水表面的使用壽命。

本發明將多孔材料的存儲與釋放功能引入到超疏水涂層的制備中，從而實現了涂層的自修復功能，制備了能夠對其表面化學組成進行自我修復的超疏水涂層。一旦涂層表面的低表面能物質被破壞，多孔材料內部的低表面能物質能夠自發的遷移至表面并進行有效地修復，從而為延長超疏水表面的使用壽命提供了一種簡單有效的新方法。

一種自修復超疏水聚氨酯涂層的制備方法，其特征在于該方法依次包括下列步驟：

A?低表面能物質存儲：將多孔材料加入到低表面能物質的乙醇飽和溶液中，恒溫油浴下蒸餾至干得到低表面能多孔材料；

B制備超疏水涂層：將低表面能多孔材料與正硅酸乙酯或聚氨酯預聚體分散于有機溶劑，采用浸漬或噴涂方法在基底表面構筑涂層，固化后得到具有超疏水自修復功能的涂層。

本發明所述的基底選自玻璃、陶瓷、紙張、金屬或有機塑料。

本發明所述的多孔材料為多孔二氧化硅或多孔二氧化鈦。

本發明所述的低表面能物質為長鏈脂肪胺、長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、全氟烷基胺、全氟烷基酸及全氟烷基醇中的一種。

本發明所述的長鏈脂肪胺結構式為CH₃(CH₂)nNH₂，長鏈脂肪酸結構式為CH₃(CH₂)nCOOH，長鏈脂肪醇結構式為CH₃(CH₂)nOH，n代表9至30的整數。?

本發明所述的全氟烷基酸結構式為CF₃(CF₂)n(CH₂)mCOOH，全氟烷基醇結構式為CF₃(CF₂)n(CH₂)mOH，全氟烷基胺結構式為CF₃(CF₂)n(CH₂)mNH₂，?n代表5至10的整數,?m代表1至2的整數。