[發明專利]一種雙響應自修復超疏水涂層材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010170114.6
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111534190B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 游波;倪惺惺
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/16;C09D7/61;C09D7/65;C09D7/63;C09D167/00;C09D133/04;C09D183/04
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及一種雙響應自修復超疏水涂層材料，包括：負載疏水性物質的聚多巴胺復合微球、涂膜接觸角大于90度的基體樹脂、溶劑、粉體和助劑；將負載疏水性物質的聚多巴胺復合微球、疏水性納米顆粒、基體樹脂和溶劑、助劑混合，采用簡單物理混合方法得到涂料，通過噴涂、刷涂或旋涂方法涂膜，在0?300℃干燥固化，制備雙響應自修復超疏水涂層材料。在NIR照射或酸性pH刺激下，被破壞的涂層材料疏水性能夠恢復，可長效使用。本發明制備工藝簡單，涂層硬度高，涂層材料可在不同基材表面應用，對基材附著力好，耐鹽霧性、耐化學性、耐老化性能好。本發明制備的雙響應自修復超疏水涂層材料，可在自清潔、油水分離、抗污染、抗粘附等領域應用。

技術領域

本發明公開了一種雙響應自修復超疏水涂層材料及其制備方法，屬于功能材料技術領域。

背景技術

超疏水涂層材料具有獨特的潤濕性能，在自清潔與防污、油水分離、防霧、防覆冰、抗腐蝕、生物醫療、表面圖案、新型運輸設備等領域中有著廣闊的應用前景。材料表面的超疏水是由材料表面的化學組成及表面微觀結構共同作用的結果，因此可以通過改變材料表面化學組成，如引入低表面自由能物質，或者構筑表面微-納多級結構來實現材料表面超強的疏水性能。然而，超疏水涂層材料在實際應用中不可避免地受到如化學腐蝕、刮擦磨損等外界環境的影響，容易造成低表面能組分的缺失或微-納多級結構的破壞，從而導致超疏水性能喪失。針對這一問題，科學家們提出構筑具備長效耐久性的超疏水涂層材料，目前主要有兩種方法：（1）設計具有高耐磨性的超疏水涂層材料，盡可能減小摩擦磨損對表面組分或結構的破壞；（2）構筑具備自修復性能的超疏水涂層材料，及時修復摩擦磨損對表面組分或結構造成的破壞，從而恢復涂層材料的超疏水性能。

自修復超疏水涂層是近年來多功能涂層研究的熱點之一。從低表面能物質和表面微觀結構的自修復角度出發，目前自修復型超疏水涂層材料的構筑主要有兩種途徑：一種途徑是構建補充低表面能組分的超疏水體系，另一種途徑是構筑重建多級微-納結構的超疏水體系。其中，通過在材料本體中接枝含氟鏈段或負載其他低表面能物質，并以材料的孔隙或微膠囊作為低表面能物質的貯存位點是目前較普遍的方法。該方法工藝簡單、普適性強，價格低廉的環保材料和系統性地研究自修復的機理是超疏水自修復涂層材料的主要研究方向。

多巴胺（DA）是一種生物神經遞質，兼有L-多巴的鄰苯二酚基團和賴氨酸的氨基官能團，被認為很好地模擬了海洋生物貽貝中粘附蛋白Mfp-5的黏附組分。聚多巴胺微球比表面積大，表面具有大量活性基團，生物性能好，在涂層材料、藥物運載、光熱治療等多個領域中具有廣泛的應用前景。聚多巴胺在微球中的應用，可通過將聚多巴胺直接包覆于納米顆粒表面，形成以聚多巴胺為殼層的微球顆粒，利用聚多巴胺作為半透殼層，實現對核層負載物質的可控釋放。基于反應活性良好的聚多巴胺微球或殼層微球為平臺，對微球進一步的修飾與功能化，賦予微球更加優異的性能，使得聚多巴胺微球的應用領域得到擴展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙響應自修復超疏水涂層材料及其制備方法。本發明將負載疏水性物質的聚多巴胺復合微球、疏水性納米顆粒、基體樹脂和溶劑、助劑混合，采用共混法，噴涂、刷涂或旋涂制備得到微納米結構涂層材料，涂層在0-300℃干燥固化。制備的涂層材料對NIR和pH具有較好的響應性能，即在NIR照射或酸性pH刺激下，涂層被破壞的疏水性能夠恢復，并且能長效使用。此外，可將自修復超疏水涂層材料涂覆在不同基材表面，獲得雙響應低表面能微納米涂層。本發明制備工藝簡單，涂層硬度高，具有較好的耐鹽耐酸耐老化性能，對不同基材表面附著力強，在自清潔、抗污染、抗粘附等領域中具有較好的應用價值。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙響應自修復超疏水涂層材料，包括：（a）至少一種為負載疏水性物質的聚多巴胺復合微球，（b）至少一種涂膜接觸角大于90度的基體樹脂，（c）非必須溶劑，（d）非必須粉體，（e）非必須助劑；各組分重量配比為：負載疏水性物質的聚多巴胺復合微球1-50%，基體樹脂10-80%，溶劑0-80%，粉體0-50%，助劑0-20%，其總重量滿足100%；