一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，超亲水功能涂层的前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂；所述主体树脂为由环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制得的带烷氧基的主体树脂。本发明专利技术超亲水功能涂层的前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂。通过采用环氧笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制备出带有烷氧基反应官能团的主体树脂，搭配亲水性纳米二氧化硅粒子，利用笼状聚倍半硅氧烷的纳米尺寸效应与亲水性纳米二氧化硅的尺寸效应制备出具有一定表面粗糙度并且表面带羟基亲水基团的超亲水涂层，水接触角小于5

【技术实现步骤摘要】
一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于超亲水材料
，具体涉及一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]表面润湿性是固体表面的重要特征之一，其研究进展一直备受学者的关注与青睐。一般用接触角(CA)来表征液体对固体表面的浸润程度，当水和固体表面的接触角小于5
°
时，则认为是超亲水表面，其亲水程度由涂层表面的结构及化学成分决定。超亲水表面因为具有良好的润湿性能，能使水瞬间铺展并迅速蒸发，防止水滴在表面粘结停留，可起到阻挡、隔离污物的效果，可实现油、污物等的易清洁效果。
[0003]经申请人研究发现，现有技术存在如下问题：
[0004]目前，现有超亲水涂层主要多通过引入亲水性纳米颗粒实现。如基于二氧化钛光催化作用的超亲水薄膜、涂覆表面活性剂的超亲水表面。单一组分的二氧化钛超亲水涂层撤去紫外灯照射后，不再呈现亲水性，但在室内中则无法保证其长效性，限制了其应用范围。而表面活性剂容易流失，不耐擦拭和溶剂。
[0005]另一方面，很多引入二氧化硅纳米颗粒的超亲水涂层需要高温处理，如公告号为CN200610113975.0的中国专利技术专利一种超亲水的自清洁防雾涂层，其技术方案为静电组装后高温烧结形成粗超表面实现超亲水涂层，其制备条件较为苛刻。
[0006]随着社会的发展，超亲水涂层以其优异的自清洁特性将会越来越受到市场的青睐。因此，亟待提供一种新型的超亲水涂层。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是要解决上述的技术问题，提供一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层及其制备方法。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术按以下技术方案予以实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：
[0010]超亲水功能涂层的前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂；
[0011]所述主体树脂为由环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制得的带烷氧基的主体树脂。
[0012]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第1种实施方式，所述纳米二氧化硅粒子与主体树脂的质量比为2～8:1，溶剂的质量为总质量的50～95％。
[0013]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第2种实施方式，所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷的摩尔比为1：8。
[0014]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第3种实施方式，所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷为缩水甘油醚氧丙基笼状聚倍半硅氧烷和环氧环己基乙基笼状聚倍半硅氧烷中
的一种或两种，环氧基笼状聚倍半硅氧烷的粒径为1～3nm。
[0015]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第4种实施方式，所述仲氨基硅氧烷为N
‑
正丁基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
正丁基
‑3‑
氨丙基三乙氧基硅烷、双
‑
[3
‑
(三甲氧基硅)
‑
丙基]‑
胺、双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)
‑
丙基]‑
胺、3
‑
苯胺基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
(苯基氨基)丙基三乙氧基硅烷、3
‑
(N
‑
环己胺)丙基三甲氧基硅烷和3
‑
(N
‑
环己胺)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0016]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第5种实施方式，所述亲水性纳米二氧化硅粒子的粒径为5～100nm。
[0017]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第6种实施方式，所述亲水性纳米二氧化硅粒子为液体硅溶胶和粉体二氧化硅中的一种或两种。
[0018]结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第7种实施方式，所述溶剂为乙醇和异丙醇中的一种或两种。
[0019]第二方面，本专利技术还提供了一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层的制备方法，用于制备第一方面的超亲水功能涂层，所述制备方法包括以下步骤：
[0020](1)在容器中加入环氧基笼状聚倍半硅氧烷和溶剂，在搅拌状态下加入8倍摩尔比的仲氨基硅氧烷，反应一段时间后备用；
[0021]其中，环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制得的带烷氧基的主体树脂；
[0022](2)向容器中加入亲水性纳米二氧化硅，搅拌均匀后获得基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层的前驱体溶液；
[0023](3)将前驱体溶液涂覆于基材表面，室温条件下反应24h既得超亲水功能涂层。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本专利技术超亲水功能涂层的前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂。通过采用环氧笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制备出带有烷氧基反应官能团的主体树脂，搭配亲水性纳米二氧化硅粒子，利用笼状聚倍半硅氧烷的纳米尺寸效应与亲水性纳米二氧化硅的尺寸效应制备出具有一定表面粗糙度并且表面带羟基亲水基团的超亲水涂层，水接触角小于5
°
。同时，笼状聚倍半硅氧烷的存在可以有效促进纳米二氧化硅的分散效果。
[0026](2)带有烷氧基的主体树脂可以在叔氨基的促进作用下实现常温湿气固化，有效克服现有超亲水涂层的制备条件苛刻的技术难题，且无需添加其他催化剂或促进剂，简单快速快捷的制备超亲水功能涂层。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
[0028]图1是本专利技术的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层的示意图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]请参阅图1，本专利技术所述的超亲水功能涂层的示意图。本专利技术的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂；所述主体树脂为由环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制得的带烷氧基的主体树脂。
[0031]其中，所述纳米二氧化硅粒子与主体树脂的质量比为2～8:1，溶剂的质量为总质量的50～95％。所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷的摩尔比为1：8。
[0032]在一种优选实施中，所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷为缩水甘油醚氧丙基笼状聚倍半硅氧烷和环氧环己基乙基笼状聚倍半硅氧烷中的一种或两种，环氧基笼状聚倍半硅氧烷的粒径为1～3nm。本专利技术利用笼状聚倍半硅氧烷的纳米尺寸效应与亲水性纳米二氧化硅的尺寸效应制备出具有一定表面粗糙度并且表面带羟基亲水基团的超亲水涂层，水接触角小于5
°
。同时，笼状聚倍半硅氧烷的存在可以有效促进纳米二氧化硅的分散效果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：超亲水功能涂层的前驱体溶液包括主体树脂、亲水性纳米二氧化硅粒子和溶剂；所述主体树脂为由环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷反应制得的带烷氧基的主体树脂。2.根据权利要求1所述的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：所述纳米二氧化硅粒子与主体树脂的质量比为2～8:1，溶剂的质量为总质量的50～95％。3.根据权利要求2所述的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷与仲氨基硅氧烷的摩尔比为1：8。4.根据权利要求3所述的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：所述环氧基笼状聚倍半硅氧烷为缩水甘油醚氧丙基笼状聚倍半硅氧烷和环氧环己基乙基笼状聚倍半硅氧烷中的一种或两种，环氧基笼状聚倍半硅氧烷的粒径为1～3nm。5.根据权利要求3所述的基于笼状聚倍半硅氧烷的超亲水功能涂层，其特征在于：所述仲氨基硅氧烷为N
‑
正丁基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
正丁基
‑3‑
氨丙基三乙氧基硅烷、双
‑
[3
‑
(三甲氧基硅)
‑
丙基]
‑
胺、双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍淼，罗鹏，王勇，孙华伟，
申请(专利权)人：广州一新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：