[发明专利]一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂料及其制备方法，本发明的步骤：S1.实验所需基材的制备及清洗；S2.制备聚二甲基硅氧烷‑聚氨酯前体溶液；S3.制备动态疏油涂层。本发明的前体溶液是利用常规的环氧基团开环反应制备，涂层采用刷涂的方法进行，该实验的优点是制备过程简单迅速、绿色环保，原料成本低。本发明的优点：第一，制备过程简单迅速，在常温下就能进行；第二，涂料具有很强的基材附着力；第三，适用于豆油、十六烷等油类物质；第四，我们的技术具有优异的热稳定性和机械稳定性；第五，所选取的原料，最后的产物均为绿色无污染的，不会对环境造成危害。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

对于低表面张力(≤30mN/m)的液体(例如正十六烷)，具有低接触角滞后(CAH)的超疏油表面，其对油污具有优异的排斥性能，因此它们具有很好的应用前景。

通常，超疏油表面可以通过将凹角结构和低表面能化合物组合而获得。然而，这种结构涉及复杂且耗时的制备过程，通常被称为光学清晰度低且易被损伤的表面；另外，在足够的压力下，会发生液体侵入，这大大损害了表面排斥性，导致超疏油性能失效。

为了克服这一限制，制备了多孔或粗糙的结构，并将润滑剂注入孔隙或空隙中，制造出光滑的表面。所得光滑表面上的油滴和水滴的接触角(CAs)均远小于150°，但表面CAH较低，具有良好的液体排斥性。然而，在光滑表面上的润滑剂应该与测试液体不相容，这本质上限制了润滑剂的选择。此外，溢出的润滑剂会因蒸发、洗涤或与接触测试液体时溶解而耗尽。

覆盖有全氟化层的平坦/光滑基材也因其高疏油性和极低的倾斜角(TA)而获得了越来越多的关注，无论在何种情况下，只要稍微倾斜基材，表面上具有低表面张力的油或其他液体就可以轻易滑落。然而，由于广泛存在的氟化物具有高稳定性和生物蓄积性，引起了对人类健康和环境的众多关注。在这方面，非常需要环保且非氟化的高疏油涂层。据报道，一些平坦的表面与低分子量惰性有机硅的支链/环状有机硅烷单层或超薄层相连。使这些表面具有“类液体”的特性，这可以促进液滴的运动并减少亚稳态之间的能垒，从而形成低CAH表面。但是，涂层的厚度只有几纳米，一旦单层磨损，表面就很容易失去其去湿性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层，该涂层兼具拒油性，抗污性，高稳定性和对多种基材的强粘合性。

本发明所采用的技术方案具体如下：

1)对基材表面进行清洗和预处理；所述的基材为金属片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、单晶硅或玻璃；所述的金属基材包括：铁、锌和镁。

2)制备聚二甲基硅氧烷-聚氨酯前体溶液，具体步骤如下：

在加热条件下，用质量比为(0.02～80):(1～10):2的聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和乙酸丁酯制备前体溶液，采用磁力搅拌器搅拌。

所述聚氨酯为聚氨酯8013A。

3)制备动态疏油涂层，具体步骤如下：

在前体溶液加入固化剂，采用刷涂的方式，在室温条件下固化；固化剂与聚氨酯的质量比为1:1。

进一步地，步骤1)中金属片用碳化硅砂纸进行机械抛光，并使用流动水作为润滑剂，然后分别用丙酮和无水乙醇超声清洗，用氮气干燥。其他基材在无水乙醇中超声清洗，氮气干燥，并在使用前放置于等离子清洗机中3-5min。

进一步地，步骤2)中制备的聚硅氧烷-聚氨酯前体溶液是将质量分数占总混合溶液的0.1％-65％的聚二甲基硅氧烷和聚氨酯，在乙酸丁酯溶液中搅拌混合均匀。

进一步地，步骤3)中所采用的固化剂为聚氨酯8013B。