一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层及其制备方法

本发明涉及一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层及其制备方法，属于疏水材料。

背景技术：

1、超疏水性是自然界中经常观察到的一种现象，在过去的几十年里一直是广泛研究的主题，在各个领域都有着不同范围的应用。然而，由于超疏水涂层的附着力和耐腐蚀性一直未得到良好的解决，人造超疏水涂层的大规模制备与应用一直是一个巨大的挑战。

2、为了实现大规模生产和应用，超疏水涂层的制造一般从两方面着手:一是选用低表面能的材料在基材表面构造微/纳米结构，使其具有表面粗糙度，二是直接对基材表面进行处理，使得基材表面具有粗糙度。为此，人们开发了许多方法来制备具有优异疏水性的多功能表面，如溶胶-凝胶技术、电纺丝技术、浸涂、沉积技术等。其中，一种常见的方法是将胶体纳米材料与低能量传递分子共沉积。这种方法虽可以实现基材与涂层之间的增强结合，但由于复杂的制备工艺，使得超疏水涂层无法规模化生产。为此，我们需要探究更为简单的涂层制备工艺，为工业化生产提供可能性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层及其制备方法，所制备的超疏水涂层具有强附着力，耐久性和耐腐蚀性，适合在涂料领域大规模生产和应用。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，包括：

4、制备聚氨酯丙烯酸-2混合溶液：将聚氨酯丙烯酸-2、丙烯酸类树脂分散于丙烯酸异冰片酯中，加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和环己二醇得到聚氨酯丙烯酸-2混合溶液；

5、将聚氨酯丙烯酸-2混合溶液通过丝网印刷于基材上，氙灯光固化后得到聚氨酯丙烯酸-2连接层；

6、对p25纳米二氧化钛颗粒进行改性，得到改性的p25纳米二氧化钛颗粒；

7、制备聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂：将改性的p25纳米二氧化钛粉末分散到硅烷偶联剂中，加入聚氨酯丙烯酸-6、环氧丙烯酸和脂肪族聚氨酯丙烯酸，得到聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂；

8、将聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂通过丝网印刷于聚氨酯丙烯酸-2连接层上，氙灯光固化后得到双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层。

9、进一步的，所述丙烯酸类树脂与丙烯酸异冰片酯的质量比为2~4:1；所述丙烯酸类树脂包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯；所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和环己二醇的质量比为3~4:10。

10、进一步的，制备聚氨酯丙烯酸-2混合溶液中还加入有光引发剂a，所述光引发剂a包括2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羧基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮和苯甲酰甲酸甲酯。

11、制备聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂中还加入有光引发剂b和表面活性剂，所述光引发剂b包括2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯和二苯二酮，所述表面活性剂为全氟癸基三乙氧基硅烷。

12、进一步的，所述光引发剂a中2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羧基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮和苯甲酰甲酸甲酯的质量比为1：2：2：1~2。

13、所述光引发剂b中2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯和二苯二酮的质量比为5~7:1。

14、进一步的，制备聚氨酯丙烯酸-2混合溶液以及制备聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂的过程均在超声震荡条件下进行。

15、进一步的，所述聚氨酯丙烯酸-2连接层的制备过程中丝网印刷的目数为150目，氙灯光源功率为280~400w，光照时间为15~60s；

16、所述聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备过程中丝网印刷的目数为100目，氙灯光源功率为280~400w，光照时间为45~90s。

17、进一步的，对p25纳米二氧化钛颗粒进行改性，得到改性的p25纳米二氧化钛颗粒，包括：

18、将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于无水乙醇中，加热后加入p25纳米二氧化钛颗粒，搅拌，得到乳浊液。

19、对乳浊液进行离心、洗涤、干燥、研磨后得到改性的p25纳米二氧化钛颗粒。

20、进一步的，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇的质量比为0.5~1.5:100；所述p25纳米二氧化钛颗粒与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为5~8:1；所述加热温度为65~75℃，加热时间为1~2h。

21、所述离心转速为5000~7000r/min，离心时间为4~6min；所述洗涤采用乙醇溶液，所述乙醇溶液中水和乙醇的体积比为1:1~1.5，洗涤3次；所述干燥温度为120℃，干燥时间为1.5~2.5h。

22、进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其与所述改性的p25纳米二氧化钛颗粒的质量比为1.5~2.5:1。

23、所述改性的p25纳米二氧化钛颗粒与聚氨酯丙烯酸-6、环氧丙烯酸和脂肪族聚氨酯丙烯酸的组合的质量比为4.8~5.5:1。

24、第二方面，本发明提供一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层，其通过上述任一项所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法制备得出。

25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

26、本发明通过同时引入不同性能的丙烯酸类树脂来提高超疏水涂层的稳定性，增加了物质与涂层之间的附着力，并且改性后的p25纳米二氧化钛和表面活性剂全氟癸基三乙氧基硅烷降低了涂层表面能，提高了涂层的持久性；制备方法中采用丝网印刷和uv固化来制备超疏水涂层，简化了生产步骤。

27、本发明所制备的超疏水涂层具有强附着力，耐久性和耐腐蚀性，其在反复摩擦磨损和胶带测试中保持了对基材的附着力，即使在沸水条件下也表现出了对基材的持久附着力，适合在涂料领域大规模生产和应用。

技术特征：

1.一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸类树脂与丙烯酸异冰片酯的质量比为2~4:1；所述丙烯酸类树脂包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯；所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和环己二醇的质量比为3~4:10。

3.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，制备聚氨酯丙烯酸-2混合溶液中还加入有光引发剂a，所述光引发剂a包括2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羧基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮和苯甲酰甲酸甲酯；

4.根据权利要求3所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述光引发剂a中2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羧基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮和苯甲酰甲酸甲酯的质量比为1：2：2：1~2；

5.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，制备聚氨酯丙烯酸-2混合溶液以及制备聚氨酯丙烯酸-6超疏水涂层试剂的过程均在超声震荡条件下进行。

6.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸-2连接层的制备过程中丝网印刷的目数为150目，氙灯光源功率为280~400w，光照时间为15~60s；

7.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，对p25纳米二氧化钛颗粒进行改性，得到改性的p25纳米二氧化钛颗粒，包括：

8.根据权利要求7所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇的质量比为0.5~1.5:100；所述p25纳米二氧化钛颗粒与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为5~8:1；所述加热温度为65~75℃，加热时间为1~2h；

9.根据权利要求1所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其与所述改性的p25纳米二氧化钛颗粒的质量比为1.5~2.5:1;

10.一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层，其特征在于，其通过权利要求1~9任一项所述的双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层的制备方法制备得出。

技术总结本发明公开了一种双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层及其制备方法，涉及疏水材料技术领域，其包括制备聚氨酯丙烯酸‑2混合溶液；将聚氨酯丙烯酸‑2混合溶液通过丝网印刷于基材上，氙灯光固化后得到聚氨酯丙烯酸‑2连接层；对P25纳米二氧化钛颗粒进行改性，得到改性的P25纳米二氧化钛颗粒；制备聚氨酯丙烯酸‑6超疏水涂层试剂；将聚氨酯丙烯酸‑6超疏水涂层试剂通过丝网印刷于聚氨酯丙烯酸‑2连接层上，氙灯光固化后得到双层聚氨酯丙烯酸超疏水涂层。本发明所制备的超疏水涂层具有强附着力，耐久性和耐腐蚀性，适合在涂料领域大规模生产和应用。技术研发人员：杨胜洋,王双双受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20