[发明专利]具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜及其制备方法，属于高分子薄膜材料技术领域。

背景技术

超疏水表面或涂层具有自清洁、防水、防冰雪粘覆功能，在日常生活、工业领域具有应用前景，超疏水表面具有高度粗糙结构，超疏水表面遭受摩擦时，实际上由表面的微米或纳米微凸起承载压力与剪切作用，表面微凸所承载压强与剪切应力远远大于表观压强与剪切应力，从而导致表面粗糙结构因应力集中而损坏，最终导致超疏水功能失效。因此，超疏水表面在使用过程中易于遭受磨损而失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、工艺简单、投资成本低的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜及其制备方法。其技术内容为：

一种具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜，薄膜由聚氨酯弹性体制成，其特征在于：薄膜表面具有微观有序粗糙结构，表面含有低表面能物质。

一种具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于：首先通过喷砂与腐蚀加工出具有粗糙结构的铝箔；然后在铝箔表面浇注混合物；固化后除去铝箔，剩余部分即为具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜；其中混合物的组成质量比是短链聚合物、低表面能物质、硫化剂、二异氰酸酯、溶剂。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，铝箔粗糙化工艺为：首先用干法喷砂处理，压力为0.3MPa～0.8MPa，最佳为0.5MPa，介质为空气，喷砂时间为10秒～60秒，最佳为30秒，所用的砂为金刚砂、白刚玉、棕刚玉的一种或几种的组合物，粒径为40目～160目，最佳为60目；其次采用盐酸或硫酸对铝箔进行腐蚀处理：浓度为1.0mol/L～20mol/L，最佳为10mol/L，腐蚀时间为10秒～60秒，最佳为30秒。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注的混合物中短链聚合物采用异氰酸酯封端的端羟基聚丁二烯、异氰酸酯封端的端羟基聚苯乙烯-丁二烯共聚物、异氰酸酯封端的端羟基聚丁二烯-丙烯腈共聚物、异氰酸酯封端的环氧丙烷聚醚、异氰酸酯封端的四氢呋喃聚醚的一种或几种的混合物，短链聚合物混合物中的质量含量是15％～40％，二异氰酸酯在混合物中的质量含量是0％～16％。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注的混合物中短链聚合物采用端羟基聚丁二烯，端羟基聚丁二烯-苯乙烯共聚物，端羟基聚丁二烯-丙烯腈共聚物，环氧丙烷聚醚，四氢呋喃聚醚的一种或几种的混合物，短链聚合物混合物中的质量含量是15％～40％，二异氰酸酯在混合物中的质量含量是2％～16％。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注所用的混合物中含有的硫化剂为丙三醇、3，3’-二氯-4，4’-二苯基甲烷二胺的一种或几种的混合物，低表面能物质在混合物中的质量含量是1.5％～15％。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注所用的混合物中含有的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或几种的混合物，其中二异氰酸酯在混合物中的质量含量是0％～18％。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注所用的混合物中含有的低表面能物质为羟基硅油、胺基硅油、全氟辛酸的一种或几种的混合物，其中低表面能物质在混合物中的质量含量是1.5％～15％。

所述的具有耐磨损性能的超疏水聚氨酯薄膜的制备方法，浇注所用的混合物中含有的溶剂为苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺的一种或几种的混合物，溶剂在浇注所用的混合物中的质量比含量以75％为最佳。

本发明与现有技术相比，其优点是：

1、弹性体是聚合物材料中力学性能独特的材料。相对于塑性材料与脆性材料，由弹性材料构建的超疏水表面在耐磨损性能方面更有优势：在遭受压力时，弹性微凸被挤入相邻的凹谷，在遭受剪切作用力时，弹性微凸会倒伏、填入相邻的凹谷，表面变成相对平滑、受力面积增加，在外力回撤后，弹性形变可以回复。本发明具有实施方法简便可行，工艺简单，生产成本低等特点。实验证明该方法得到的超疏水薄膜在载荷为4700Pa压力下，以不锈钢为摩擦面，平均摩擦速度为0.3m/s进行往复式磨擦，磨擦次数在10000次后，表面微观结构保持相对稳定。

附图说明

图1是本发明实施例1超疏水薄膜上的水滴的形态(A：摩擦前，接触角为165°；B：10000次摩擦后，接触角为160°)；

图2是本发明实施例1超疏水薄膜的微观结构(A：放大2000倍；B：放大5000倍)；