一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于智能有机硅高分子材料领域，提供了一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层及其制备方法，包括：将KH

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于智能有机硅高分子材料领域，具体涉及一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]金属材料很容易受到自然环境的影响而发生腐蚀现象。为了有效防护金属基材腐蚀，目前工业上所广泛采用喷涂或刷涂防腐涂层的方法，然而常用的传统聚合物涂层，在长期浸泡期间容易被腐蚀性离子渗透，因此不能达到长期防腐效果。
[0004]超疏水涂料是对应固体涂膜的水接触角大于150
°
，滑动角小于10
°
的一种具有特殊性质的涂料。其可在金属与腐蚀介质中间形成一层空气介质，所以超疏水涂层可作为金属表面的防腐保护层，阻碍腐蚀介质与金属接触。近年来，为了制备超疏水涂层发展了多种方法，如溶胶
‑
凝胶法、沉积法、刻蚀法、模板法和喷涂等。尽管上述大多数技术都已成功应用于超疏水涂层的制造，但大多数技术制备时需要复杂的设备、耗时的反应过程和严格的制造条件，这限制了其大规模生产的应用。其次由于人们制备的超疏水涂层很容易因为低表面能材料的分解或粗糙结构的破坏而失去超疏水性能，从而造成机械和化学损伤，因此大多数超疏水涂层的实际的寿命明显短于预期。以及大多数超疏水涂料含有有害的有机溶剂，对环境以及人们可能造成极大的危害，不适用于大规模工业应用。如专利CN108003753A公开了一种自清洁超疏水长效防腐涂层及其制备方法，其是在金属基底表面依次喷涂有机硅改性底漆层和自清洁超疏水面层而得；专利CN115340808A公开了一种耐久型超疏水防腐涂层的制备方法，其是在制备的复合树脂基体上喷涂超疏水纳米二氧化钛分散液而得。这些专利技术涉及了超疏水防腐涂料的研制都是采用喷涂的技术，涂层的超疏水效果持久性差，并采用了大量的有机溶剂，对环境不友好。
[0005]因此，寻找一种简单可行的方法来同时有效地解决机械敏感性、环境耐久性以及环境污染问题，并延长超疏水材料的寿命，是一个极大的挑战。

技术实现思路

[0006]为了克服上述问题，本专利技术提供了一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层，以3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
550)、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
‑
560)为原料合成了透明液体多官能度硅氧烷(MF
‑
S)。以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、3
‑
巯基丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
580)为原料，通过自由基聚合反应合成了线性含氟聚合物(L
‑
SF)。选择α、ω
‑
二羟基二甲基硅氧烷(PDMS)、二氧化硅纳米颗粒(SiO2)、二氧化钛纳米颗粒(TiO2)，硅酸乙酯(TEOS)通过缩合反应制备了超疏水涂层。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层的制备方法，包括：
[0009]将α，ω
‑
二羟基二甲基硅氧烷、硅酸四乙酯、二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、多官能度硅氧烷、线性含氟聚合物混合均匀，在二月桂酸二丁基锡存在下进行反应，得到反应产物；
[0010]将所述反应产物附载在基材上，于20～25℃下固化12～16h，即得；
[0011]其中，多官能度硅氧烷的结构式如下：
[0012][0013]所述线性含氟聚合物的结构式如下：
[0014][0015]式(Ⅱ)中，x为自然数，x＝1
‑
5。
[0016]本专利技术的第二个方面，提供了上述的方法制备的无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层。
[0017]本专利技术的第三个方面，提供了上述的无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层在自清洁、抗菌、防污和防腐领域中的应用。
[0018]本专利技术的第四个方面，提供了一种多官能度硅氧烷，结构式如下：
[0019][0020]本专利技术的第五个方面，提供了一种多官能度硅氧烷的制备方法，包括：
[0021]将3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合均匀，于60
‑
70℃反应5
‑
8h，或，常温反应8
‑
12h，即得。
[0022]本专利技术的第六个方面，提供了一种线性含氟聚合物，结构式如下：
[0023][0024]其中，X为1
‑
5的自然数。
[0025]本专利技术的第七个方面，提供了一种线性含氟聚合物的制备方法，包括：
[0026]将3
‑
巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、引发剂和溶剂混合均匀，在惰性气体保护下于60
‑
80℃下，反应8
‑
12h，反应完成后，去除溶剂，提纯，真空干燥，即得。
[0027]本专利技术的有益效果
[0028](1)本专利技术引入多官能度硅氧烷、线性含氟聚合物和其他原料缩合反应形成具有了连续的微纳米结构的交联型涂层，延长了超疏水材料的寿命(特别是在极端环境下)和机械耐久性，制备涂层时无溶剂挥发还可以减少环境污染。线性含氟聚合物一方面因是烷氧基封端可以与多官能度硅氧烷配合，有效改善交联密度，另一方面含有的氟元素可在表面富集，降低涂层表面能，使得污损生物难以在表面附着，再者可以提供刚性，提高机械性能。
[0029](2)与传统的偶联剂相比，本专利技术的多官能度硅氧烷能更高效地提高交联密度，制备过程简单。
[0030](3)本专利技术的线性含氟聚合物，通过自由基聚合合成，制备方法简单；在提高涂层
机械性能、防污性能的同时，还提供交联作用。
[0031](4)本专利技术的超疏水防腐抗菌涂层可在室温下固化，具有较高的机械和物理稳定性。
[0032](5)本专利技术的超疏水防腐抗菌涂层表现出连续的超疏水性，具有防污和防腐性能，二氧化钛纳米颗粒的存在提高了超疏水涂层的抗菌性能。
[0033](6)本专利技术的超疏水防腐抗菌涂层合成工艺简易，无溶剂释放，环境友好，可大规模推广。
附图说明
[0034]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示例性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0035]图1是本专利技术对比例1、对比例2和实施例5的SEM图像和静态水的接触角。
[0036]图2是本专利技术实施例5制备的涂层的自清洁性能图。
[0037]图3是本专利技术实施例5制备的涂层在不断刮擦下保持超疏水性能图。
[0038]图4是本专利技术实施例5制备的涂层在墙壁上的应用。
[0039]图5是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括：将α，ω
‑
二羟基二甲基硅氧烷、硅酸四乙酯、二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、多官能度硅氧烷、线性含氟聚合物混合均匀，在二月桂酸二丁基锡存在下进行反应，得到反应产物；将所述反应产物附载在基材上，于20～25℃下固化12～16h，即得；其中，多官能度硅氧烷的结构式如下：所述线性含氟聚合物的结构式如下：式(Ⅱ)中，x为自然数，x＝1
‑
5。2.如权利要求1所述的无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层的制备方法，其特征在于，各原料的重量份数如下：α，ω
‑
二羟基二甲基硅氧烷0.5份、硅酸四乙酯1.2份、二氧化硅纳米颗粒0.5份、二氧化钛纳米颗粒0.2～0.6份、多官能度硅氧烷0.4份、线性含氟聚合物0.4份。3.如权利要求1
‑
2任一项所述的方法制备的无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层。4.权利要求3所述的无溶剂释放超疏水防腐抗菌涂层在自清洁、抗菌、防污和防腐领域中的应用。5.一种多官能度硅氧烷，其特征在于，结构式如下：
6.一种多官能度硅氧烷的制备方法，其特征在于，包括：将3
‑
氨丙基三乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月涛，蒋玉洁，赵素素，高传慧，李志波，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：