[发明专利]一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液、超滑表面涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液、超滑表面涂层及其制备方法，属于高分子材料领域，该超滑表面涂层是基于羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液经旋涂、刮涂、辊涂、喷涂、刷涂或沉积的方式涂装于材料的表面，然后蒸发除水干燥所得。该超滑表面涂层可以响应界面压力作用的大小，实现持续自动地从涂层内部向外分泌二甲基硅油，解决了超滑表面涂层的使用寿命短的问题，且能够用于金属、玻璃、陶瓷、木板、织物、高分子板材等材料表面形成超润滑涂层，以达到除冰、除霜、抗菌、抗生物粘附、自清洁等功能；该超滑表面涂层属于绿色环保涂层，使用过程不释放任何有机溶剂，解决了现有超滑表面涂层中存在易挥发有机溶剂的问题。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及到一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液、超滑表面涂层及其制备方法。

背景技术

粘附是材料表面间相互作用的过程，在一些场景中，粘附常成为阻碍或破坏生产的原因。例如藤壶、牡蛎、藻类等海洋生物在船体、海洋平台、养殖网箱等上的粘附，加大了船舶航行的阻力、加快了金属的腐蚀以及阻塞了养殖网箱的孔道。又例如在潮湿寒冷的环境中，风力发电机叶片、飞行器机翼、电缆等设备的表面容易形成厚实的冰层，引发安全事故。再例如病毒、霉菌、颗粒物等粘附过程，引发了人类疾病、材料降解、环保等问题。因此，开发具有抗污、超滑、低表面能的涂层具有十分重要的意义。

目前，超滑表面涂层主要存在两个严重限制其应用的问题：一方面，超滑表面涂层在制备过程中以大量的有机试剂作为溶剂，使用的过程中会伴随大量有机溶剂的挥发，危害环境和人体健康；另一方面，超滑表面涂层在外力作用下或使用过程中会出现涂层的损耗，从而导致超滑表面涂层的使用寿命短。

发明内容

针对上述的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液、超滑表面涂层及其制备方法，可有效解决现有超滑表面涂层中存在易挥发有机溶剂和使用寿命短的问题。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液，包括以下质量份的组分：二异氰酸酯15～30份、羟基聚硅氧烷20～70份、催化剂0.02～0.3份、亲水扩链剂2～20份、二甲基硅油10～100份、成盐剂2～20份和去离子水100～800份。

进一步地，一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液，包括以下质量份的组分：二异氰酸酯20份、羟基聚硅氧烷40份、催化剂0.1份、亲水扩链剂10份、成盐剂10份、二甲基硅油50份和去离子水500份。

进一步地，一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液，还包括以下质量份的组分：小分子扩链剂0.1～10份和有机溶剂1～30份。

进一步地，一种羟基聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液，还包括以下质量份的组分：小分子扩链剂5份和有机溶剂5份。

进一步地，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

进一步地，羟基聚硅氧烷的分子量为300～50000g/mol，优选为1500～2000g/mol。

进一步地，催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三亚乙基二胺或N,N-二甲基环己胺。

进一步地，亲水扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸、二羟基半酯、乙二氨基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和聚乙二醇中的一种或几种。

进一步地，小分子扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,6-己二醇、二甘醇、新戊二醇、N,N-二羟基(二异丙醇)苯胺、乙二胺或己二胺。

进一步地，二甲基硅油的分子量为300～50000g/mol，优选为1500～2000g/mol。