[發明專利]一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201811455240.5
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109629234B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 吳連斌;劉春;裴勇兵;馮一峻;顏悅;方袁峰;張金成
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M13/513;C08J9/36;D06M101/06
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 沈淵琪

一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法，屬于超疏水和阻燃涂層制備技術領域。其包括以下工藝步驟：1）基材處理；2）聚多巴胺顆粒涂層生長；3）硅烷接枝。本發明可適用于各種基材，對各種海綿或織物等均適用。聚氨酯海綿修飾超疏水阻燃涂層后，阻燃性能由原始海綿暴露在火焰中2秒燒盡提高到暴露在火焰后9秒自熄。處理后海綿的靜態水接觸角大于155°，有機溶劑的接觸角為0°，具有超疏水超親油性。本發明所用工藝簡單、綠色環保，材料價格低廉，制備得到的超疏水阻燃材料可在包裝、家居、建筑領域、防霧，油水分離、自清潔等領域廣泛應用。

技術領域

本發明屬于超疏水和阻燃涂層制備技術領域，具體涉及一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法。

背景技術

目前，建筑外墻保溫材料作為保溫隔熱的主要材料，已得到廣泛應用。采用的有機保溫材料包括聚氨酯（PU）在內的材料，其最大缺陷是防火安全性差，易老化、易燃燒。織物在日常生活中有著廣泛的應用，衣物、家居包裝材料等等很多方面都可以看到它們的影子，但是織物的高度易燃性也困擾著我們，大大限制了它們的應用。表面修飾方法對織物的內部結構破壞小，是非常好的阻燃改性方向，已成為研究的重要方向。

自然界中許多生物表面都具備特殊的表面潤濕行為。研究發現，將水滴滴在例如荷葉的表面、蝴蝶的翅膀、水黽的足部等都能獲得大于150°的接觸角，這種對水滴的超抗拒潤濕性的表面稱為超疏水表面。進一步研究表現，這種表面具有凹凸不平的粗糙微觀結構，使其具有超疏水性能。目前，制備超疏水表面主要有兩種途徑：一種是在具有低表面能的疏水性材料表面構造粗糙結構；另一種是在具有一定粗糙度的表面上修飾低表面能的物質。超疏水材料在自清潔、防污、設備保護等領域具有重要的應用前景。將超疏水涂層涂敷在建筑外墻或織物表面，水滴滴在其表面快速滾動同時帶走大量灰塵，從而保持材料的清潔；將超疏水涂層涂覆在多孔材料表面，可使材料具有超疏水/超親油性，可用于對泄漏在海洋、湖泊或河流中的原油分離并收集，減少生態環境污染。Wang等人將粉煤灰和聚多巴胺作為填料浸涂到聚氨酯海綿表面再用長鏈烷基硫醇改性，得到超疏水阻燃海綿材料，但是粉煤灰在海綿骨架上團聚嚴重，甚至堵住泡孔，不利于材料在油水分離中應用（Journal ofColloid and Interface Science 525 (2018) 11–20）。中國專利（CN 104711856 A）報道了一種自修復的阻燃疏水涂層的制備方法。具體是將織物浸涂覆一層阻燃的嵌段共聚高分子涂層，再用含氟長鏈烷基賦予其疏水自修復性。但是該材料在燃燒過程中會釋放含氟有毒氣體，對環境造成破壞。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法的技術方案。

所述的一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

1）基材處理：取基材進行清潔處理，烘干后待用；

2）聚多巴胺顆粒涂層生長：取鹽酸多巴胺放置在水溶液中，用三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液調節pH值，反應后鹽酸多巴胺自聚形成納米顆粒，并吸附在基材表面形成一層致密的聚多巴胺顆粒涂層；

3）硅烷接枝：將吸附有聚多巴胺顆粒涂層的基材烘干，放入硅氮烷乙醇溶液中進行反應，最終在基材表面形成硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層。

所述的一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟1）中基材為平面織物或三維多孔材料。

所述的一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟1）中基材分別用不同極性的溶劑進行清洗，具體采用去離子水、乙醇和丙酮依次進行清洗。

所述的一種硅氮烷與多巴胺協同阻燃超疏水涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟2）中取1-4g鹽酸多巴胺放置在1-2L水溶液中，用1-2.5g的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液調節pH至8.3-8.8，反應12-72小時。