[發明專利]一種基于微膠囊型自修復水性超疏水涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610397085.0
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN105885679B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 陳坤林;張亮;強思雨;王潮霞;殷允杰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D133/00;C09D163/00;C09D175/04;C09D167/00;C09D125/08;C09D125/06;C09D7/12;B01J13/02
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技術領域

本發明屬于自修復超疏水涂層材料制備技術領域，具體涉及一種基于微膠囊的自修復水性超疏水涂層材料及其制備方法。

背景技術

超疏水表面(接觸角大于150°和滾動角小于10°)具有很獨特的性能，因此在很多領域，如自清潔、防水織物、防覆冰、防腐蝕和減阻等，具有潛在的應用價值。然而，現有超疏水表面因太陽光、機械性磨損及有機物污染等因素而快速失效，嚴重影響其實際使用壽命。此外，現有的超疏水涂料在制備過程中幾乎都會用有機溶劑來溶解疏水物質，這在實際使用過程中會造成環境污染，引起環保問題，這些因素都會極大地限制了超疏水涂層的服役壽命及應用范圍。因此，開發高耐久性的，且具有自修復功能的水性超疏水涂層材料具有十分重要的意義。

目前，已有一些關于自修復超疏水涂層制備方法的報道，此后，專利CN102641830A有提出了一種利用噴涂技術制備自修復超疏水涂層制備方法，該方法先制備多孔涂層，再在其上噴涂低表面能物質溶液而得到自修復性超疏水涂層，該涂層可經過濕度調節來修復受損的表面而恢復超疏水性能。專利CN103409028A報道了一種光催化型自修復超疏水涂層材料的制備方法，該方法以熱塑性成膜樹脂、具光催化活性的納米粒子、低表面能物質、疏水性納米粒子和有機溶劑經室溫干燥固化而成。在UV光照或太陽光照的條件下，該法所制備的涂層不僅具有磨損自修復性而且還具有光催化降解有機污染物的能力。專利CN105038439A報道了一種由石墨烯、正硅酸乙酯、氨水、低表面能改性劑、低表面能高分子聚合物、造孔劑和有機溶劑混合而成的超疏水涂層乳液，該乳液可噴涂在金屬表面，再經過加熱、煅燒即可得到具有自修復功能的超疏水復合涂層。當涂層表面受損時，儲存在多層石墨烯之間的納米槽結構中的低表面能物質在簡單加熱處理下就可遷移表面修復受損的表面。雖然目前通過多種方法可制得具有自修復功能的超疏水涂層，但是在這些制備過程中不可避免的都會加入有機溶劑而導致環境污染問題，所以綠色制備自修復型超疏水涂層是目前所需解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于微膠囊的自修復超疏水涂層的制備方法。在戶外，當涂層表面受到物理磨損或有機物污染時，經過UV光照或太陽光照后，涂層中的微膠囊在光催化降解作用下會破裂釋放出氟硅烷自行修復受損的表面，其超疏水性能得以恢復，從而確保了涂層在戶外使用時的耐久性。此外，相比較于傳統超疏水涂層，該超疏水涂層的制備過程綠色環保，無VOC排放。

本發明中，所述的一種基于微膠囊的自修復超疏水涂層，其特征在于涂層厚度為1-200μm。

本發明中，所述的一種基于微膠囊型自修復水性超疏水涂層，其特征在于：所述成膜樹脂為水性丙烯酸樹脂、水性環氧樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性有機硅樹脂、水性聚酯樹脂等水性樹脂中的一種或幾種的混合物。

本發明中，所述的所述的微膠囊，其制備步驟為：

(1)將0.2～6質量份聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯與0.2～4質量份氟硅烷，溶解于2～30質量份有機溶劑中得到均勻混合溶液，再將其加入0.1～2質量份乳化劑和10～200質量份去離子水中，然后乳化，在20℃～80℃下攪拌反應1～20小時后，即可得到包覆氟硅烷的微膠囊。

(2)將0.2～4質量份苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯單體中的一種或幾種和0.2～2氟硅烷、0.1～2質量份引發劑混合均勻后加入0.1～2質量份乳化劑和10～200質量份去離子水中，然后乳化，在40℃～100℃下攪拌反應5～24小時后，即可得到包覆氟硅烷的微膠囊。

其中所述的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，其分子量為2～20萬。

其中所述的有機溶劑，選自下述物質中的一種或幾種：乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、三氯甲烷。

其中所述的氟硅烷，選自下述物質中的一種或幾種：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷。

其中所述的乳化劑，選自下述物質中的一種或幾種：十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基氯化銨、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。

其中所述的引發劑，選自下述物質中的一種或幾種：過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二碳酸二異丙酯。