[发明专利]一种超疏水丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，涉及一种超疏水涂层及其制备方法，具体涉及一种具有优异附着力和良好耐磨性的超疏水丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法。

背景技术

超疏水涂层具有超高的水接触角和极低的滚动角可使水滴在涂层表面快速滑落，带走表面的灰尘和污垢，赋予涂层自清洁功能。超疏水涂层因为其独特的润湿性能和自清洁性能在防污、防覆冰、防雾及海洋防腐等领域有广阔的应用前景。目前文献报道的超疏水涂层多存在耐磨性差、附着力低，不能长久保持疏水性等问题，严重限制了其实际应用。

丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的耐磨性、柔韧性和较强的附着力，已被广泛用于汽车、建筑及装饰等领域。将成膜树脂与微/纳米尺度的颗粒复合，是构筑涂层粗糙结构、获得超疏水性的主要措施。二氧化硅、二氧化钛和氧化铝等无机微/纳米颗粒因其粒径可控，耐磨性良好，制备方法简单等优势被广泛用作构建超疏水涂层中微/纳米粗糙结构。然而，目前采用纳米颗粒制备超疏水涂层时通常难以在获得突出疏水性的同时兼顾涂层的附着力和耐磨性，所得超疏水涂层的耐久性往往欠佳(Chao-Hua Xue et al.JMC A,2,15001-15007；钱斯文等，功能材料，12(39)，2053；Tuukka Verho et al.Adv.Mater.2010,1-6；Vier KA et al.Langmiur,22,2433)。专利CN103788802A公开了一种采用硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅(SiO₂)和氟改性聚丙烯酸酯构成的复合溶胶获得超疏水涂层的方法，该涂层具有高的水接触角而且透光性良好，但使用氟改性聚丙烯酸酯作为成膜树脂，所得涂层对基材的附着力有限；再者该方法使用硅烷偶联剂KH 560在甲苯介质中改性纳米SiO₂，该条件下KH560水解程度有限，所得产物虽有助于无机相在有机相中的分散，树脂和粒子之间的强有力的结合却难以保证，涂层的耐磨性也有待改进。专利CN103818069A将疏水性树脂与改性粒子混合，溶解后喷涂于基材上，待其固化后向其上浸涂由甲基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯制得超疏水的凝胶，经干燥后获得超疏水涂层。该方法制备工艺相对复杂，疏水凝胶层容易剥落，且浸涂方式不适合大型装备或部件的涂装。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种超疏水丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法，该涂层具有很高的附着力、良好的耐磨性、突出的超疏水和自清洁性能，且柔韧性和耐冲击性好。该制备方法工艺简单，环境友好，适合放大生产。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种超疏水丙烯酸聚氨酯涂层，以质量份数计，由以下组分的原料混合后经喷涂、固化后制成：

所述的改性疏水颗粒是按照以下操作制得：于20～30℃下，在含有45～55份乙醇和20～30份氨水的碱性介质中，将10～20份的无机颗粒和0.5～5份的疏水改性剂混合，在超声波或机械搅拌作用下处理0.5～3h，抽滤、干燥后获得改性疏水颗粒。

所述疏水改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

所述无机颗粒为二氧化硅、γ型三氧化二铝、金红石型二氧化钛、碳酸钙或滑石粉，且无机颗粒的粒径为50nm～1μm。

所述羟基丙烯酸树脂中树脂固体的含量为40％～80％，羟基的含量为0.3％～4％。

所述羟基丙烯酸树脂为聚氨酯改性的羟基丙烯酸树脂、聚酯改性的羟基丙烯酸树脂，或者为羟基丙烯酸树脂与含氟或含硅类羟基丙烯酸的复合物；

所述溶剂为醋酸丁酯、二甲苯、S100#溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮、甲基戊基酮、甲基乙基酮、DBE和3-乙氧基丙酸乙酯中的一种或几种；

所述固化剂为氨基树脂、多异氰酸酯类固化剂或多异氰酸酯加成物；

所述分散剂为BYK163#或德谦433#；

所述流平剂为BYK-300#或BYK-3700#。

所述固化剂为六羟基化的三聚氰胺、三羟基化的三聚氰胺、HDI缩二脲、HDI三聚体或IPDI三聚体。

一种超疏水丙烯酸聚氨酯涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)将15～30份羟基丙烯酸树脂稀释在45～75份有机溶剂中，再向其中加入0.01～1份分散剂、0.01～1份流平剂和5～10份改性疏水颗粒，充分混合均匀，得到体系A；