[發明專利]一種基于聚碳酸酯的耐磨超疏水涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201710571725.X
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107189656B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王鵬;范孝良;孫博
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: C09D169/00
• 分類號: C09D169/00;C09D1/00;C09D5/16;C09D7/63;C08J7/04;D21H19/82;D21H19/38;D21H19/40;C08L33/12
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 葉立濤;龔鎮雄

本發明公開了一種基于聚碳酸酯的耐磨性超疏水涂層的制備方法。該方法首先將聚碳酸酯與消泡劑溶解在溶劑中制備得到中間層用溶液，再將疏水性氧化物納米顆粒與低表面能材料溶解在丙酮溶液中制備得到表面層用溶液。施工過程中，首先在基底上涂布市售的聚碳酸酯膠水，然后在膠水上涂布中間層用溶液，待中間層用溶液干燥后在其上面進一步涂布表面層用溶液，干燥后即得到耐磨性超疏水涂層。本發明耐磨性超疏水涂層的制備方法通過利用聚碳酸酯與丙酮溶液之間的相互作用，巧妙地實現了嵌入式納米結構與層級結構的有機結合，由此制備出來的超疏水涂層展現出優異的耐磨性。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，特別涉及一種基于聚碳酸酯的超耐磨自清潔表面的制備方法。

背景技術

科學界將與水的接觸角大于150°，滑動角小于10°的表面稱之為超疏水表面。由于超疏水表面具有防水、自清潔、防腐蝕、防覆冰等特點，其在理論研究和工業應用中正得到越來越多的重視和關注。

制備超疏水表面往往需要同時滿足適宜的粗糙度和低的表面自由能兩個條件。基于這一理論，國內外的科學家們已通過壓印法、激光燒灼法、溶膠凝膠法等多種方法和技術，制備出了超疏水表面。目前限制超疏水材料大規模應用的一個問題就是易破壞性，刀割或者砂紙打磨這些表面通常會失去超疏水性。文獻(Science,2015,347:1132-1135)介紹了一種將氟硅烷改性后的二氧化鈦納米顆粒與噴膠相結合制備耐刀割超疏水涂層的方法，該文獻提出的以噴膠為中間層黏結基底和二氧化鈦納米顆粒的方法，能夠耐受100g重力作用下砂紙的40次打磨。中國專利CN105419450A公布了一種以半固化疏水性樹脂黏結有機/無機雜化納米涂料制備耐磨超疏水涂層的方法，該方法采用的疏水性樹脂包括氟碳樹脂、有機硅樹脂或氟化改性聚氨酯、氟化改性環氧樹脂，最高能夠耐受100g重力作用下砂紙的70次打磨。除了用膠水粘接納米顆粒的方法，分級結構是另一種制備耐磨超疏水涂層的方法。分級結構是一種在第一級微米凸起上引入第二級納米凸起的結構，通過微米凸起對納米凸起進行保護。文獻(Advanced Function Materials，2008,18:3662-3669)通過在紡織物纖維上生成硅酮納米毛的方法制備出了分級結構超疏水織物，制備出的樣本能夠耐受模擬皮膚接觸的超長磨損。文獻(Nanotechnology,2010,21:155705)通過對硅材料進行多次刻蝕的方法制備出了分級結構超疏水表面，制備出的材料能夠耐受3.45kPa壓力作用下砂紙的0.25m打磨。目前尚無數據顯示有超疏水表面能夠耐受500g(>5kPa)重力作用下砂紙的多次打磨。

發明內容

本發明是為了克服上述現有技術中超疏水表面耐磨性差，無法應用在高壓力下的問題，提供了一種超耐磨自清潔超疏水表面的制備方法。

一種基于聚碳酸酯的耐磨超疏水涂層的制備方法，按照如下步驟進行：

(1)將10-30wt％的聚碳酸酯和0.1-0.5wt％的消泡劑(BYK 320)溶解在溶劑(四氫呋喃、苯或者甲苯)中，制備得到中間層用溶液備用；

(2)將1-3wt％低表面能材料放入丙酮中，磁力攪拌12小時，設置反應溫度以使其充分溶解；再將4-6wt％疏水氧化物納米顆粒加入低表面能材料丙酮溶液中充分混合，制成表面層用溶液備用；

(3)將市售的聚碳酸酯膠水涂布于基底上，等待2-3min后得到粘接層。

(4)將中間層用溶液涂布于粘接層上，等待1-2h，以使溶劑充分揮發,得到被聚碳酸酯膠水粘接的中間層。

(5)將表面層用溶液涂布于中間層上，等待2-4h，待表面層溶液中的丙酮完全揮發后，得到具有耐磨性的超疏水涂層。

所述低表面能材料為三甲基氯硅烷，六甲基二硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，硅烷耦合劑(KH550,KH560,KH590)，脂肪酸，硫醇中的一種或一種以上。