一种可水下黏附的水凝胶涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可水下黏附的水凝胶涂层及其制备方法与应用，其中可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法为：将盐酸多巴胺、三乙胺和溶剂A混合均匀后，加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体低温反应，再加入聚乙二醇和催化剂进行升温反应，反应完成后降温，最后加入溶剂B和水的混合溶液，继续搅拌反应后得到聚氨酯溶液，即得所述可水下粘附的水凝胶涂料。本发明专利技术提供的该水下可粘附水凝胶涂层可以涂覆在各种基材上，形成与基材具有较强附着力的水凝胶涂层，并且涂层表面具有水下超疏油性能，对各种油滴的水下接触角都超过150

【技术实现步骤摘要】
一种可水下黏附的水凝胶涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及水凝胶材料领域，具体涉及一种可水下黏附的水凝胶涂层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水凝胶具有大量的水的三维网状结构，由于其固有的亲水性，是理想的水下超疏水材料。在油水分离和海洋防污方面具有广阔的应用前景。但由于水凝胶表面的亲水特性，水凝胶表面水化层的形成阻碍了聚合物网络与粘附表面的密切接触。因此，长期处在水下环境中，水凝胶涂层对各种基材的附着力较低甚至毫无附着力，从基材上脱落，因此提高水凝胶涂层在基材上的附着力是一个亟待解决的问题。目前的水凝胶涂层与基材的粘附方式基本通过化学共价连接，这种方式通常要求对基材表面进行复杂处理，工艺比较复杂，这严重限制了水凝胶涂层的实际应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可水下黏附的水凝胶涂层及其制备方法与应用。
[0004]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1，将盐酸多巴胺、三乙胺和溶剂A混合均匀后，加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体低温反应，得到第一混合反应液；
[0007]步骤2，向第一混合反应液中加入聚乙二醇和催化剂，升温反应，反应完成后降温，得到第二混合反应液；
[0008]步骤3，向第二混合反应液中加入溶剂B和水的混合溶液，继续搅拌反应后，即得到可水下粘附的水凝胶涂料；
[0009]步骤4，将可水下粘附的水凝胶涂料涂覆在基材上，干燥固化后，然后再经过水下浸泡，得到可水下粘附的水凝胶涂层。
[0010]优选地，所述溶剂A为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种，所述溶剂B为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；溶剂A与溶剂B的体积比为(1:1)～(1:3)。
[0011]优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的质量比为(1.5:1)～(2:1)。
[0012]更优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的质量比为(1.8:1)～(1.9:1)。
[0013]优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的总质量与所述溶剂A的质量体积比为0.2～0.4g/mL。
[0014]更优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的总质量与所述溶剂A的质量体积比为0.2～0.25g/mL。
[0015]优选地，所述聚乙二醇的摩尔质量为6000
‑
4000g/mol。
[0016]更优选地，所述聚乙二醇的摩尔质量为2000
‑
4000g/mol。
[0017]优选地，所述聚乙二醇与所述溶剂A的质量体积比为0.25～0.5g/mL。
[0018]更优选地，所述聚乙二醇与所述溶剂A的质量体积比为0.4～0.5g/mL。
[0019]优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的至少一种。
[0020]优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的总质量、所述聚乙二醇、所述六亚甲基二异氰酸酯三聚体和所述催化剂的质量体积比为(2～5)g:(10～20)g:(4～8)g:(10～30)μL。
[0021]更优选地，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的总质量、所述聚乙二醇、所述六亚甲基二异氰酸酯三聚体和所述催化剂的质量体积比为4.3g:10g:(5～7.6)g:20μL。
[0022]优选地，所述溶剂B和水的混合溶液中，溶剂B和水的体积比为(20～40):(0.2～0.4)。
[0023]更优选地，所述溶剂B和水的混合溶液中，溶剂B和水的体积比为40:(0.25～0.35)。
[0024]优选地，所述低温反应为0～5℃，反应1～2h。
[0025]优选地，所述升温反应为升温至70～85℃，反应2～4h。
[0026]优选地，所述降温为降温至30～40℃，反应24～36h。
[0027]优选地，所述可水下粘附的水凝胶涂料的固含量为10％～30％。
[0028]优选地，所述可水下粘附的水凝胶涂料干燥固化的条件为：80℃真空烘干24h。
[0029]优选地，所述可水下粘附的水凝胶涂料使用量与基材的面积比为1～2g/cm2。
[0030]更优选地，所述可水下粘附的水凝胶涂料使用量与基材的面积比为1.5～1.8g/cm2。
[0031]优选地，所述基材为马口铁、聚丙烯、钢片中的一种。
[0032]优选地，所述水下浸泡的时间为12～24h。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种可水下黏附的水凝胶涂层，所述可水下黏附的水凝胶涂层是采用上述制备方法制备得到。
[0034]第三方面，本专利技术提供该可水下黏附的水凝胶涂层，在水下防油粘附和油水分离领域中的应用。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036](1)本专利技术的可水下粘附的水凝胶涂料经烘干再吸水溶胀后形成的水凝胶涂层对基材具有较高的附着力，传统的水凝胶材料基本无法在水下对基材粘附。
[0037](2)本专利技术的可水下粘附的水凝胶涂料可通过各种涂装工艺(喷涂，浸涂，刮涂等)涂覆在各种形状的基材上，过程操作简单，适用于工业化生产和操作。
[0038](3)本专利技术的可水下粘附的水凝胶涂料经烘干再吸水溶胀后形成的水凝胶涂层具有水下超疏油性能，有机油类液体在水凝胶涂层的水下油接触角达150
°
以上，在水下，有机油类液体很容易从水凝胶涂层上滑落达到防油粘附效果。
[0039](4)本专利技术的可水下粘附的水凝胶涂料经烘干再吸水溶胀后形成的水凝胶涂层具有耐久性，在水中长时间浸泡30天后，粘附力以及防油效果依旧保持优异的性能。
附图说明
[0040]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0041]图1是十六烷在实施例1
‑
4制备的水凝胶涂层的铁片上的水下接触角；
[0042]图2是不同油滴在实施例2制备的水凝胶涂层的铁片上的水下接触角；
[0043]图3是本专利技术实施例粘附力测量示意图；
[0044]图4为实施例1
‑
4制备的水凝胶涂层在铁片上的剪切粘附强度。
具体实施方式
[0045]为了更清楚的说明本专利技术，对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。
[0046]以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
[0047]结合以下附图与实施例对本专利技术作进一步描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将盐酸多巴胺、三乙胺和溶剂A混合均匀后，加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体低温反应，得到第一混合反应液；步骤2，向第一混合反应液中加入聚乙二醇和催化剂，升温反应，反应完成后降温，得到第二混合反应液；步骤3，向第二混合反应液中加入溶剂B和水的混合溶液，继续搅拌反应后，即得到可水下粘附的水凝胶涂料；步骤4，将可水下粘附的水凝胶涂料涂覆在基材上，干燥固化后，然后再经过水下浸泡，得到可水下粘附的水凝胶涂层。2.根据权利要求1所述的可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种，所述溶剂B为N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；溶剂A与溶剂B的体积比为(1:1)～(1:3)。3.根据权利要求1所述的可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的质量比为(1.5:1)～(2:1)，所述盐酸多巴胺和所述三乙胺的总质量与所述溶剂A的质量体积比为0.2～0.4g/mL。4.根据权利要求1所述的可水下黏附的水凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的摩尔质量为6000
‑
4000g/mol，所述聚乙二醇与所述溶剂A的质量体积比为0.25～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，翁家豪，于丹凤，徐秀彬，文锦雄，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：