[发明专利]一种环保型导电超疏水涂层的制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及功能涂层技术领域，具体涉及一种环保型导电超疏水涂层的制备方法。

二、背景技术：

超疏水涂层是一种具有特殊表面浸润性质的新型涂层，一般指涂层与水的接触角大于150°，且接触角滞后小于5°，因具有自清洁、防雪、抗氧化等特殊功能性而成为当前的研究热点和前言课题之一。受自然界超疏水现象的启发，国内外学者制备超疏水涂层，大致从两方面着手，即在粗糙表面上修饰低表面能物质，或者在低表面能表面构筑粗糙结构。

目前，制备超疏水涂层的方法主要有刻蚀法、静电纺丝法、化学气相沉积法、自组装法、溶胶-凝胶法、电沉积法、水热法等，但其中许多制备方法工艺复杂，制造成本大，且制备过程中大多用到有毒溶剂，限制了超疏水涂层的应用范围。此外，目前制备的超疏水涂层功能单一，无法满足市场对超疏水涂层产品功能性和多样化的要求。因此，环保型导电超疏水涂层的制备，将会大大拓展超疏水涂层的应用范围与领域。

三、发明内容

本发明的提供一种环保型导电超疏水涂层的制备方法，本发明加工的导电超疏水涂层在制备过程中仅使用乙醇溶剂，是一款环境友好型产品，此外，该涂层具有自清洁、抗粘附、通电升温、导电等特性，在抗冰覆领域、抗电磁辐射、抗静电等领域有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种环保型导电超疏水涂层的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的步骤为：

步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备

在氮气保护下，将50~70g的聚合物多元醇和15~25g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.1~0.3g二月桂酸二丁基锡，70~85℃温度下反应1~1.5h；加入3~5g的亲水扩链剂，在85~90℃的温度下反应1.5~2h；降温至40~60℃，加入10~20g的丙酮降低粘度，再加入2.5~4.5g的中和剂，常温下反应0.5~1h；继续加入4~8g的氨基硅油，10~30℃下反应0.5~1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中；得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液，进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除。

步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备

取4~6g的多壁碳纳米管、300~400ml的浓硝酸溶液，加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在80~90℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.4~0.6 g羧基化的多壁碳纳米管、0.8~1.2g十八胺加入到30ml无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应24~48h，待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤5~7次，除去未反应的十八胺，最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁纳米管。

步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备

首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在80~90℃下干燥2~3h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在60~70℃下干燥1~2h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在80~90℃下干燥2~3h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的 “三明治涂层”在170~190℃下热处理0.5~1h得到环保型导电超疏水涂层。

步骤一中，聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇或聚碳酸酯二醇；

多异氰酸酯为4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯；

亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺；

中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙醇胺；

氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。

步骤二中：

所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt%，外径20-40nm，长度10-30nm；

所述回流温度为110~120℃，回流反应时间为24h~48h；

所述的浓硝酸溶液的质量分数为60%。

步骤三中：

所述改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1~1.5%；所述喷涂工作压力为4~6kPa，喷涂距离为10~20cm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：