[发明专利]一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于自修复超疏水涂层材料制备技术领域，具体涉及一种基于微胶囊的自修复水性超疏水涂层材料及其制备方法。

背景技术

超疏水表面(接触角大于150°和滚动角小于10°)具有很独特的性能，因此在很多领域，如自清洁、防水织物、防覆冰、防腐蚀和减阻等，具有潜在的应用价值。然而，现有超疏水表面因太阳光、机械性磨损及有机物污染等因素而快速失效，严重影响其实际使用寿命。此外，现有的超疏水涂料在制备过程中几乎都会用有机溶剂来溶解疏水物质，这在实际使用过程中会造成环境污染，引起环保问题，这些因素都会极大地限制了超疏水涂层的服役寿命及应用范围。因此，开发高耐久性的，且具有自修复功能的水性超疏水涂层材料具有十分重要的意义。

目前，已有一些关于自修复超疏水涂层制备方法的报道，此后，专利CN102641830A有提出了一种利用喷涂技术制备自修复超疏水涂层制备方法，该方法先制备多孔涂层，再在其上喷涂低表面能物质溶液而得到自修复性超疏水涂层，该涂层可经过湿度调节来修复受损的表面而恢复超疏水性能。专利CN103409028A报道了一种光催化型自修复超疏水涂层材料的制备方法，该方法以热塑性成膜树脂、具光催化活性的纳米粒子、低表面能物质、疏水性纳米粒子和有机溶剂经室温干燥固化而成。在UV光照或太阳光照的条件下，该法所制备的涂层不仅具有磨损自修复性而且还具有光催化降解有机污染物的能力。专利CN105038439A报道了一种由石墨烯、正硅酸乙酯、氨水、低表面能改性剂、低表面能高分子聚合物、造孔剂和有机溶剂混合而成的超疏水涂层乳液，该乳液可喷涂在金属表面，再经过加热、煅烧即可得到具有自修复功能的超疏水复合涂层。当涂层表面受损时，储存在多层石墨烯之间的纳米槽结构中的低表面能物质在简单加热处理下就可迁移表面修复受损的表面。虽然目前通过多种方法可制得具有自修复功能的超疏水涂层，但是在这些制备过程中不可避免的都会加入有机溶剂而导致环境污染问题，所以绿色制备自修复型超疏水涂层是目前所需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微胶囊的自修复超疏水涂层的制备方法。在户外，当涂层表面受到物理磨损或有机物污染时，经过UV光照或太阳光照后，涂层中的微胶囊在光催化降解作用下会破裂释放出氟硅烷自行修复受损的表面，其超疏水性能得以恢复，从而确保了涂层在户外使用时的耐久性。此外，相比较于传统超疏水涂层，该超疏水涂层的制备过程绿色环保，无VOC排放。

本发明中，所述的一种基于微胶囊的自修复超疏水涂层，其特征在于涂层厚度为1-200μm。

本发明中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于：所述成膜树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂、水性聚酯树脂等水性树脂中的一种或几种的混合物。

本发明中，所述的所述的微胶囊，其制备步骤为：

(1)将0.2～6质量份聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯与0.2～4质量份氟硅烷，溶解于2～30质量份有机溶剂中得到均匀混合溶液，再将其加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在20℃～80℃下搅拌反应1～20小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊。

(2)将0.2～4质量份苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯单体中的一种或几种和0.2～2氟硅烷、0.1～2质量份引发剂混合均匀后加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在40℃～100℃下搅拌反应5～24小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊。

其中所述的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，其分子量为2～20万。

其中所述的有机溶剂，选自下述物质中的一种或几种：乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、三氯甲烷。

其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷。

其中所述的乳化剂，选自下述物质中的一种或几种：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氯化铵、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。

其中所述的引发剂，选自下述物质中的一种或几种：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯。