[发明专利](超)疏水材料和涂层

说明书

本发明提供了用于形成疏水或超疏水材料的组合物，所述组合物包含平均每个分子具有至少两个羟基的多元醇组分；平均每个分子具有至少两个异氰酸酯基的异氰酸酯组分；具有小于1pm的颗粒尺寸的单个纳米颗粒群；和溶剂，其中纳米颗粒群相当于多元醇组分、异氰酸酯组分和纳米颗粒群的总量的至少5重量％。本发明还提供了由本发明的组合物形成的疏水或超疏水材料、以及用于形成这样的材料的方法或套件。

技术领域

本公开涉及包含耐候性成分的防水的“超疏水”组合物；这些组合物用于形成超疏水涂层的用途；以及制备这样的组合物的方法。由这些组合物形成或涂覆有这些组合物的制品也被认为是本公开的一部分，制备这样的制品的方法也是一样。

背景技术

超疏水涂层在天然材料例如荷叶、水黾腿和蝴蝶翅膀以及在人造材料中均是本领域已知的。展示出机械稳健性(非专利参考文献1、2)、良好的基底粘附性(非专利参考文献3至5)、承受一定水平的耐磨性的能力(非专利参考文献6)、温度稳定性(非专利参考文献7)和耐化学品性(非专利参考文献8至9)的人造超疏水材料在本领域是已知的。然而，这些参数中一个参数的良好性能往往会损害一个或更多个其他参数的性能。很少发现这些参数中的多于一个参数的良好性能，并且在大量或所有这些领域中显示出良好的性能的材料不是已知的。例如，包含无机纳米颗粒或结构单元(building block)(例如，TiO₂、SiO₂、稀土氧化物等)的涂层提供良好的机械稳健性，但是它们易受化学降解(尤其是用强酸和强碱)影响。类似地，有机涂层具有良好的耐化学品性，但是具有差的机械特性。

光滑注液多孔表面(被称为“SLIPS(Slippery Liquid-Infused PorousSurface)”)也是已知的并且提供一些有用的疏水特性，在一些情况下提供一些有用的超疏水特性。然而，这些依赖于向纹理化表面注入液体润滑剂以形成赋予一些疏水特性的表面润滑剂层。该润滑剂在一些情况下可以随着时间而蒸发、溶出或以其他方式耗尽，这损害疏水表面特性。此外，这些SLIPS是一种表面现象，疏水特性未植入材料本身；相反，它们是通过将润滑剂注入表面结构中而在表面处形成的。因此，它们易受磨损或表面机械损坏(其破坏疏水层并露出非疏水的本体材料)的影响。

一些稳健的超疏水涂层是已知的(例如，PCT/EP2018/053283)并且是基于与纳米颗粒结合的环氧树脂材料。然而，随着时间的流逝，已知环氧树脂在暴露于UV辐射以及暴露于大气氧气和湿气时表现出降解。特别地，在考虑环氧树脂时，UV辐射是一个明显的难题。此外，这些材料在其制造(这需要额外的氟化步骤)中需要使用氟化组分。

一些基于聚氨酯的疏水涂层是已知的；例如US2016/0208111描述了包含掺有微米颗粒或纳米颗粒的聚氨酯基础组合物的耐久的、柔性的、超疏水的表面。然而，那些组合物是两部分制剂，其需要具有特定颗粒尺寸的两种包含微粒的组分以及需要至少一种微粒群(population)的功能化。此外，那些组合物需要两级施加过程，首先是包含颗粒的基础层，然后是包含表面改性的颗粒的第二层。

仍然期望这样的超疏水材料特别是表面和涂层：其显示出良好的基底粘附性、良好的机械和化学稳健性、持久的超疏水行为，并且优选地就耐UV照射和大气O₂以及湿气而言表现出耐候性。

参考文献

专利参考文献

US2016/0208111描述了包含掺有微米颗粒的聚氨酯基础组合物和包含微米颗粒或纳米颗粒的第二层的形成为两层材料的耐久的、柔性的、超疏水的表面。

非专利参考文献