一种自修复超疏水涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种自修复超疏水涂料，按质量百分数计自修复超疏水涂料包括如下组分：自修复高分子10~30%；高分子复合凝胶5~50%；聚苯乙烯粉末5~30%；溶剂20~70%；助剂3~10%，其中，所述自修复高分子包括如下原料成分：聚醚多元醇、羟基硅橡胶、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和3,3'‑二硝基二苯二硫醚；所述高分子复合凝胶包括如下原料成分：纳米二氧化硅、多巴胺和二月桂酸二丁基锡。本发明专利技术的自修复超疏水涂料，其中高分子复合凝胶是将多巴胺与二氧化硅和二月桂酸二丁基锡进行复合制备，具有高疏水、高粘度和催化性能；自修复超疏水涂料的疏水界面由聚苯乙烯微球和纳米二氧化硅基高分子复合凝胶构成，具有微纳双结构，能有效对大、小水滴进行疏水。

A self repairing superhydrophobic coating and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种自修复超疏水涂料及其制备方法
本专利技术具体涉及一种具有自修复功能的超疏水涂料以及该超疏水涂料的制备方法。
技术介绍
超疏水涂料是一种具有自清洁、防覆冰、防腐蚀及防污等性能的涂料，具有较高的应用价值。但是，现有超疏水涂料的耐久性能较差，在受到外力刮擦后，很容易失去超疏水性能，限制了超疏水在户外的长期使用。因此，近年来，有关耐久型超疏水涂料的制备研究越来越受到光柱，其中赋予涂层表面微纳米仿荷叶结构的表面自修复是实现超疏水涂层耐久型的最佳途径。目前，关于耐久型超疏水涂层的制备已有一些专利。如，专利公开(公告)号为CN103409028B，CN101962514A，CN101791608A等的专利，这些专利采用光催化活性纳米粒子或疏水性纳米粒子作为仿荷叶结构的关键无机相，在体系中加入热塑性或热固性树脂类成膜剂，然后喷涂成型。这类超疏水涂层的自修复功能仅局限于受损涂层表面化学物质的自修复，而对于刮痕较深的表面，则无法实现自修复功能，对于实质意义上的较深刮痕修复的材料则未见报道。因此，研发一种具有持久性和可深度自修复性的超疏水涂料意义重大。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种改进的自修复超疏水涂料，由该自修复超疏水涂料在干燥后形成的涂层在使用时，不但具有较优的疏水性能，而且在受到破坏后，其表面具有优异的自修复能力。为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种自修复超疏水涂料，所述自修复超疏水涂料按质量百分数计包括如下组分：所述自修复高分子包括如下原料成分：聚醚多元醇、羟基硅橡胶、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和3,3'-二硝基二苯二硫醚；所述高分子复合凝胶包括如下原料成分：二氧化硅、多巴胺和二月桂酸二丁基锡。根据本专利技术的一些优选实施方式，制备所述自修复高分子的原料中所述聚醚多元醇和羟基硅橡胶质量比为1:0.5～1:3；所述异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡质量比为7.5:1～50:1。根据本专利技术的一些优选实施方式，制备所述高分子复合凝胶的原料中所述多巴胺与二氧化硅的质量比为1:25～1:45；所述多巴胺粉末与二月桂酸二丁基锡的质量比为1:1～1:4。根据本专利技术的一些优选实施方式，所述溶剂为乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种组成。根据本专利技术的一些优选实施方式，所述助剂为分散剂、消泡剂和流平剂中的一种或多种。在一些实施例中，分散剂为BYK182；消泡剂为BYK066N；流平剂为BYK335。本专利技术还提供了一种如上所述的自修复超疏水涂料的制备方法，所述自修复超疏水涂料按质量百分数计包括如下组分：所述自修复超疏水涂料的制备方法包括如下步骤：分别制备所述自修复高分子、高分子复合凝胶，将高分子复合凝胶和聚苯乙烯粉末加入到正己烷和十二氟庚基三甲氧基硅烷，置于95～105℃中处理6～8h，然后用异丙醇清洗，得到超疏水混合物；将所述超疏水混合物、自修复高分子以及溶剂和助剂按比例混合后搅拌均匀，即可获得自修复超疏水涂料。根据本专利技术的一些优选实施方式，所述自修复高分子的制备方法如下：混合聚醚多元醇和羟基硅橡胶，并在110～120℃下真空脱水2～3h，得到醇/硅橡胶混合物；将异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡滴加到所述醇/硅橡胶混合物中，在80～90℃下搅拌30min；继续升温到95～100℃，反应3.5～5h，得到自修复预聚体；将3,3'-二硝基二苯二硫醚溶解于四氢呋喃溶液中并加入到所述自修复预聚体中，得到自修复高分子。其中，所述聚醚多元醇和羟基硅橡胶质量比1:0.5～1:3；所述异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡质量比7.5:1～50:1，异佛尔酮二异氰酸酯和醇/硅橡胶混合物质量比1:1～1:6；所述3,3'-二硝基二苯二硫醚的四氢呋喃溶液浓度为0.6g/mL，3,3'-二硝基二苯二硫醚的四氢呋喃溶液和自修复预聚体质量比为1:10～1:40。根据本专利技术的一些优选实施方式，所述高分子复合凝胶的制备方法如下：将正硅酸乙酯溶于甲酸溶剂中，在搅拌条件下向其中加入0.04M浓度的氨水，用0.3M浓度的盐酸将其pH值调至5～6；然后加入多巴胺粉末和二月桂酸二丁基锡，在氧气氛围内搅拌3～5小时，超声30～120min；再次加入25～28％体积浓度的氨水后放置8～12h即可得到聚多巴胺/二氧化硅/二月桂酸二丁基锡复合凝胶。其中，所述正硅酸乙酯与甲酸体积比为1:1～1:5；所述首次加入的氨水与正硅酸乙酯的体积比为1:1～1:5；所述多巴胺与正硅酸乙酯的质量比为1:100～1:150；所述多巴胺粉末与二月桂酸二丁基锡的质量比为1:1～1:4；所述第二次加入的氨水体积与正硅酸乙酯体积比为1:1～1:5。根据本专利技术的一些优选实施方式，所述聚苯乙烯粉末的制备方法如下：将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，60-80℃下搅拌30～60min；将偶氮二异丁腈溶解到单体苯乙烯中，并在20～50min内滴加到聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，并搅拌10～14h；反应结束后，将得到的白色乳状液进行离心，分别用水和无水乙醇洗涤3次，即可得到白色粉末状球型结构的聚苯乙烯微球；将状球型结构的聚苯乙烯微球分散至0.2M浓度的重铬酸钾水溶液中，30～50℃下搅拌1～5h，即可得到刻蚀后表面粗糙的聚苯乙烯粉末。其中，聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇质量比1:100～1:800，偶氮二异丁腈与表面粗糙的苯乙烯质量比1:5～1:40，苯乙烯与无水乙醇质量比1:10～1:60。根据本专利技术的一些优选实施方式，超疏水混合物的制备方法如下：将高分子复合凝胶和聚苯乙烯粉末加入到正己烷和十二氟庚基三甲氧基硅烷，置于95～105℃中处理6～8h，然后用异丙醇清洗即可得到超疏水聚多巴胺/二氧化硅/二月桂酸二丁基锡/聚苯乙烯混合物。其中，所述高分子复合凝胶和表面粗糙的聚苯乙烯质量比1:1～1:4；所述正己烷和十二氟庚基三甲氧基硅烷质量比5:1～40:1，高分子复合凝胶和正己烷质量比1:10～1:40。在一些实施例中，将上述制备得到的自修复超疏水涂料喷涂至基底上并在40～65℃下烘干即得到自修复超疏水涂层，基底可为玻璃、泡沫、织布、海绵、纸、木头、塑料或金属。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的自修复超疏水涂料，其中的高分子复合凝胶是将多巴胺与二氧化硅和二月桂酸二丁基锡进行复合制备，该复合凝胶具有高疏水、高粘度和催化性能；自修复超疏水涂料的疏水界面由聚苯乙烯微球和纳米二氧化硅基高分子复合凝胶构成，具有微纳双结构，能有效对大、小水滴进行疏水。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。以下实施例中所使用的试剂均为市售。实施例1本实施例提供了一种自修复超疏水涂料的制备方法，具体包括以下步骤：1)高分子复合凝胶制备将15mL正硅酸乙酯溶于45mL甲酸溶剂中，在搅拌条件下向其中加入0.04M浓度的氨水5mL，用0.3M浓度的盐酸将其pH值调至5。然后加入0.15g多巴胺粉末和0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修复超疏水涂料，其特征在于：所述自修复超疏水涂料按质量百分数计包括如下组分：

【技术特征摘要】
1.一种自修复超疏水涂料，其特征在于：所述自修复超疏水涂料按质量百分数计包括如下组分：所述自修复高分子包括如下原料成分：聚醚多元醇、羟基硅橡胶、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和3,3'-二硝基二苯二硫醚；所述高分子复合凝胶包括如下原料成分：纳米二氧化硅、多巴胺和二月桂酸二丁基锡。2.根据权利要求1所述的一种自修复超疏水涂料，其特征在于：制备所述自修复高分子的原料中所述聚醚多元醇和羟基硅橡胶质量比为1:0.5～1:3；所述异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡质量比为7.5:1～50:1。3.根据权利要求1所述的一种自修复超疏水涂料，其特征在于：制备所述高分子复合凝胶的原料中所述多巴胺与纳米二氧化硅的质量比为1:25～1:45；所述多巴胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为1:1～1:4。4.根据权利要求1所述的一种自修复超疏水涂料，其特征在于：所述溶剂为乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种组成。5.根据权利要求1所述的一种自修复超疏水涂料，其特征在于：所述助剂为分散剂、消泡剂和流平剂中的一种或多种。6.如权利要求1-5任意一项所述的自修复超疏水涂料的制备方法，其特征在于：所述自修复超疏水涂料按质量百分数计包括如下组分：所述自修复超疏水涂料的制备方法包括如下步骤：分别制备所述自修复高分子、高分子复合凝胶，将高分子复合凝胶和聚苯乙烯粉末加入到正己烷和十二氟庚基三甲氧基硅烷，置于95～105℃中处理6～8h，然后用异丙醇清洗，得到超疏水混合物；将所述超疏水混合物、自修复高分子以及溶剂和助剂按比例混合后搅拌均匀，即可获得自修复超疏水涂料。7.根据权利要求6所述的一种自修复超疏水涂料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋冠宇，林良生，刘红伟，刘立，陈红，张文中，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32