[发明专利]一种微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层的制备方法

说明书

一种微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层的制备方法，属于功能涂层材料领域。本发明以聚氨酯为基体材料，在该体系中加入长支链氟醇，长支链氟醇具有较大的C‑F键能，C‑F链段具有较小的分子间力和很低的表面张力，会自发地向表面迁移并富集，降低了表面张力，提高涂层的疏水性能。在合成了含氟聚氨酯的基础上，继续涂覆在具有微纳米二氧化硅结构的基板表面上，可以使得到的涂层在保证硬度、基材附着力、热稳定性等性能满足要求的前提下，同时具有较好的耐磨性和超疏水性能。

技术领域

本发明涉及一种微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层的制备方法，属于功能涂层材料领域。

背景技术

超疏水一般指固体表面对水的静态接触角＞150°的一种现象，超疏水涂层具有防水、防油、防污、自清洁等性能，有着巨大的市场前景。自然界中存在着各种超疏水表面，而这些超疏水表面取决于低表面能物质和粗糙的表面结构的组合，所以具有优秀耐磨性的聚氨酯材料与微纳米结构相结合制备的超疏水涂层受到了重视。

含氟聚氨酯以其独有的性能，受到广泛关注。氟原子半径小、电负性强、碳氟键键能高，因此赋予涂层优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、低摩擦系数、低表面能、耐水性、不燃性等性能，且含氟聚合物成膜性优良，与无机纳米粒子杂化可提高其分散性，增加二者的结合强度。因此采用自制的含氟聚氨酯与含有微纳米结构的二氧化硅相结合，可以制备出具有良好附着力和较好耐磨性的超疏水涂层。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层的制备方法，得到的涂层在保证硬度、基材附着力、热稳定性等性能满足要求的前提下，同时具有较好的耐磨性和超疏水性能。

本发明的技术方案，一种微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层的制备方法，步骤如下：

（1）NCO封端聚氨酯的合成：

a、先将聚碳酸酯二醇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、将干燥除水后的聚碳酸酯二醇PCDL和1,4-丁二醇BDO加入到带有氮气、机械搅拌装置的烧瓶中，再将二异氰酸酯和催化剂添加到烧瓶中，机械搅拌，控温反应时间；反应过程中加入溶剂A调节体系黏度，制得NCO封端聚氨酯；

（2）含氟FPU预聚物的合成：降温，向步骤（1）所述反应器中开始滴加扩链剂反应；再滴加长支链氟醇反应，得到含氟FPU预聚物；

（3）涂覆前板材预处理：将玻璃板放入丙酮中超声清洗，随后用溶剂B冲洗干净，干燥后放入浓硫酸和过氧化氢的混合溶液中浸泡，取出用去离子水冲洗，得到羟基化的玻璃基板；

（4）微纳米二氧化硅基板的制备：将白炭黑和二氧化硅加入到溶剂C中，室温下搅拌超声分散，得到二氧化硅悬浮液，在步骤（3）所得玻璃基板上滴涂，表干后再固化，制得微纳米二氧化硅基板；

（5）耐磨超疏水涂层的制备：取步骤（2）所得含氟FPU预聚物用溶剂D稀释，将稀释液涂覆在步骤（4）所得微纳米二氧化硅基板上，表干之后放入烘箱中烘，制得微纳米二氧化硅/含氟聚氨酯耐磨超疏水涂层样片。

进一步地，步骤（1）所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡；

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI及异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种；

所述溶剂A为丙酮、丁酮及N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。

进一步地，步骤（2）中扩链剂为三羟甲基丙烷TMP；所述长支链氟醇为全氟己基己醇和/或全氟十醇。