【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超疏水涂料及涂層，具體為一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液、涂層及其制備方法。
技術介紹
1、近年來，結冰對飛機、船舶、電網系統、交通以及其他一些能源設備造成的損失越來越大，每年因冰雪災害造成的損失也是不可估量的。為了減少結冰造成的災害，一些現有防/除冰方法被實施。現有技術主要采用電熱法、氣熱法、機械和人工法等，來進行防冰除冰。但上述現有技術存在能耗高，成本高、耗時較長等問題。因此，探索并開發具有低成本、低能耗且可以高效除冰的方式是行業迫切需要的。
2、隨著材料工程和涂料工業的發展，具有優異疏水性能的涂層越來越多地進入研究者的視野。由于其獨特的不沾濕、抗菌、防冰和自清潔的特性，超疏水涂層在汽車、船舶、飛機、紡織品、可穿戴電子設備和醫療保健設備等行業的需求量與日俱增。雖然，目前有關超疏水涂層的研究取得了較大進展，但在生產與應用方面仍存在一定的不足。例如，超疏水涂層的成分中含有一定量氟元素，該元素在環境中累積會對植物與人體造成不可逆的損害；超疏水涂層的耐久性、耐候性、機械穩定性較差，這將對超疏水涂層的大規模使用產生限制。因此，開發具有相應功能性、耐久性且環境友好的超疏水涂層的顯得尤為重要。
3、申請公布號為cn117903641a的中國專利技術專利申請公開一種超疏水含氟樹脂涂層液、防冰涂層及制備方法與應用，涂層液由質量比為1:2-1:4的ptfe乳液與pfa乳液組成的氟樹脂分散液和聚乙烯吡咯烷酮增稠劑組成。上述公開的技術方案中雖然其靜態水接觸角為150-165°，但氟樹脂分散液中含有大量的氟元素
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對以上所述現有技術存在的不足，提供一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液，通過化學接枝制備，可以形成三維粗糙多孔的網絡結構，具有高強度粘結和優異的穩定性，難以破壞。
2、本專利技術的另一目的是提供所述基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，通過化學接枝制備，且原料來源廣泛、合成工藝簡單。
3、本專利技術的第三目的是提供一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水圖層。
4、一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液，由包括以下質量分數組分復合制成：
5、硅改性聚氨酯??????????????????????????90-95％
6、疏水二氧化硅??????????????????????????5-10％。
7、一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，按以下比例關系，其包括的步驟如下：
8、(1)將2g二氧化硅加入到丙醇和氨水的混合溶液中，在30-40℃的條件下劇烈攪拌反應30-50分鐘，得到更小的二氧化硅顆粒，然后滴加0.5-5ml?teos(四乙氧基硅烷)反應2-3小時，最后離心干燥得到疏水二氧化硅；
9、(2)將5-7g異氰酸酯加入反應容器中預熱，預熱溫度50-60℃，預熱時間為0.1-0.2h，以提高異氰酸酯的流動性，方便異氰酸酯與有機硅更好的均勻混合；
10、(3)在反應容器中加入1-2g有機硅，在50-60℃縮聚反應溫度下恒溫反應1-3h，制成低聚合度的第一中間產物；
11、(4)加入20-50ml?dmf(n,n-二甲基甲酰胺)除去反應生成的水分子，保證體系處在適宜的粘度條件下；
12、(5)加入小分子乙二醇1-3g進行擴鏈反應，在40-55℃的條件下反應1h，制得第二中間產物；
13、(6)在第二中間產物中加入2-5ml甲醇進行部分封端反應，在室溫下靜置2h，制得硅改性聚氨酯待用；
14、(7)將0.5-1.0g疏水二氧化硅與制備好的8-10g硅改性聚氨酯混合后，滴加0.5-5ml?teos(四乙氧基硅烷)并磁力攪拌，超聲處理后得到復合超疏水溶液。
15、所述異氰酸酯為環己基異氰酸酯和/或二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種。
16、所述有機硅為羥基封端聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基氫硅氧烷中的一種。其中，羥基封端聚二甲基硅氧烷優選為上海阿拉丁生化科技股份有限公司的型號為ar的羥基封端聚二甲基硅氧烷。
17、所述硅改性聚氨酯的nco/oh的r值(摩爾比)在1.5-2.0之間。
18、所述疏水二氧化硅的水接觸角為90-110°。
19、所述基于硅改性聚氨酯復合超疏水涂層，是將基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液噴涂在物體表面后室溫放置2-4h制得。
20、本專利技術所述硅改性聚氨酯通過反應條件的控制使得其nco/oh的r值(摩爾比)在1.5-2.0之間。使用有機硅作為基材，如羥基封端聚二甲基硅氧烷、聚甲基氫硅氧烷等，化學改性使得涂層可以適應各種表面形貌和結構。
21、本專利技術由硅改性聚氨酯和疏水二氧化硅復合組成，二者一起形成了三維粗糙多孔的網絡結構。該結構具有高強度粘結和優異的穩定性，難以破壞。超疏水表面的制備過程相對簡單且易于操作，只需清潔待噴涂的基材，使用噴槍噴涂硅改性聚氨酯和疏水二氧化硅混合溶液。然后在室溫下固化2-4小時，即可得到超疏水涂層。制造方法簡單易行，無需高精密度和昂貴的設備，使用成本低的材料，便于推廣和應用。
22、總的來說，與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
23、(1)通過空氣噴涂法將硅改性聚氨酯和疏水二氧化硅混合溶液噴涂至基材表面上，形成超疏水涂層，該方法可形成均勻、致密的涂層；
24、(2)合成原料來源廣泛，材料對環境友好且操作工藝簡單；
25、(3)硅改性聚氨酯與疏水二氧化硅形成三維粗糙多孔的網絡結構，該結構具有高強度粘結和優異的穩定性，難以破壞。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液，其特征在于，由包括以下質量分數組分復合制成：
2.根據權利要求1所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，其包括的步驟如下：
3.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述異氰酸酯為環己基異氰酸酯和/或二苯基甲烷二異氰酸酯。
4.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述有機硅為羥基封端聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基氫硅氧烷。
5.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述硅改性聚氨酯的NCO/OH的R值在1.5-2.0之間。
6.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述疏水二氧化硅的水接觸角為90-110°。
7.一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水涂層，其特征在于，是將權利要求1-6任一所述基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液噴涂在物體表面后室溫放置2-4h制得。
【技術特征摘要】
1.一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液，其特征在于，由包括以下質量分數組分復合制成：
2.根據權利要求1所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，其包括的步驟如下：
3.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述異氰酸酯為環己基異氰酸酯和/或二苯基甲烷二異氰酸酯。
4.根據權利要求2所述一種基于硅改性聚氨酯復合超疏水溶液的制備方法，其特征在于，所述有機硅為羥基封端聚二甲基硅氧烷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝于輝，夏海明，謝德龍，喬超逸，吳楓，馮東，梅毅，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。