[發明專利]一種微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202011535695.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112625578B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 姚伯龍;王宇通;陳歡;倪亞洲;程廣鴻;王海潮;張晉瑞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C08G18/12;C08G18/28;C08G18/44;C08G18/66;C08G18/32
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 時旭丹;張仕婷

一種微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層的制備方法，屬于功能涂層材料領域。本發明以聚氨酯為基體材料，在該體系中加入長支鏈氟醇，長支鏈氟醇具有較大的C?F鍵能，C?F鏈段具有較小的分子間力和很低的表面張力，會自發地向表面遷移并富集，降低了表面張力，提高涂層的疏水性能。在合成了含氟聚氨酯的基礎上，繼續涂覆在具有微納米二氧化硅結構的基板表面上，可以使得到的涂層在保證硬度、基材附著力、熱穩定性等性能滿足要求的前提下，同時具有較好的耐磨性和超疏水性能。

技術領域

本發明涉及一種微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層的制備方法，屬于功能涂層材料領域。

背景技術

超疏水一般指固體表面對水的靜態接觸角＞150°的一種現象，超疏水涂層具有防水、防油、防污、自清潔等性能，有著巨大的市場前景。自然界中存在著各種超疏水表面，而這些超疏水表面取決于低表面能物質和粗糙的表面結構的組合，所以具有優秀耐磨性的聚氨酯材料與微納米結構相結合制備的超疏水涂層受到了重視。

含氟聚氨酯以其獨有的性能，受到廣泛關注。氟原子半徑小、電負性強、碳氟鍵鍵能高，因此賦予涂層優異的耐高低溫性能、介電性能、化學穩定性、耐候性、低摩擦系數、低表面能、耐水性、不燃性等性能，且含氟聚合物成膜性優良，與無機納米粒子雜化可提高其分散性，增加二者的結合強度。因此采用自制的含氟聚氨酯與含有微納米結構的二氧化硅相結合，可以制備出具有良好附著力和較好耐磨性的超疏水涂層。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足之處，提供一種微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層的制備方法，得到的涂層在保證硬度、基材附著力、熱穩定性等性能滿足要求的前提下，同時具有較好的耐磨性和超疏水性能。

本發明的技術方案，一種微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層的制備方法，步驟如下：

（1）NCO封端聚氨酯的合成：

a、先將聚碳酸酯二醇PCDL及 1,4-丁二醇BDO放在真空干燥烘箱中干燥以除去原料中的水分；

b、將干燥除水后的聚碳酸酯二醇PCDL和1,4-丁二醇BDO加入到帶有氮氣、機械攪拌裝置的燒瓶中，再將二異氰酸酯和催化劑添加到燒瓶中，機械攪拌，控溫反應時間；反應過程中加入溶劑A調節體系黏度，制得NCO封端聚氨酯；

（2）含氟FPU預聚物的合成：降溫，向步驟（1）所述反應器中開始滴加擴鏈劑反應；再滴加長支鏈氟醇反應，得到含氟FPU預聚物；

（3）涂覆前板材預處理：將玻璃板放入丙酮中超聲清洗，隨后用溶劑B沖洗干凈，干燥后放入濃硫酸和過氧化氫的混合溶液中浸泡，取出用去離子水沖洗，得到羥基化的玻璃基板；

（4）微納米二氧化硅基板的制備：將白炭黑和二氧化硅加入到溶劑C中，室溫下攪拌超聲分散，得到二氧化硅懸浮液，在步驟（3）所得玻璃基板上滴涂，表干后再固化，制得微納米二氧化硅基板；

（5）耐磨超疏水涂層的制備：取步驟（2）所得含氟FPU預聚物用溶劑D稀釋，將稀釋液涂覆在步驟（4）所得微納米二氧化硅基板上，表干之后放入烘箱中烘，制得微納米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂層樣片。

進一步地，步驟（1）所述催化劑為二月桂酸二丁基錫和/或辛酸亞錫；

所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯MDI及異佛爾酮二異氰酸酯IPDI中的至少一種；

所述溶劑A為丙酮、丁酮及N,N-二甲基乙酰胺中的至少一種。

進一步地，步驟（2）中擴鏈劑為三羥甲基丙烷TMP；所述長支鏈氟醇為全氟己基己醇和/或全氟十醇。