[发明专利]一种亲水疏油的易清洁有机涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面涂层技术领域，特别涉及一种亲水疏油的易清洁有机涂层及其制备方法。

背景技术

润湿性是固体表面的一个重要的特征。从宏观角度看，润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程；从微观角度来看，润湿固体的流体，在置换原来的固体表面上的流体后，本身与固体表面是在分子水平上的接触，他们之间无被置换相得分子，如水在玻璃表面置换空气而展开。如果在一个表面上，水能置换原来固体表面上的油污，且水和固体表面之间没有油污分子，就能达到易清洁的效果。

目前易清洁表面主要有两大类：一类是超亲水表面，另一类是疏水表面。

超亲水表面能在固体表面形成薄薄的水膜，使污染物不易牢固地附着在固体表面上，在水的冲刷下很容易去除污染物。TiO₂薄膜是超亲水表面的代表。公开号为CN1417147、CN1267644、CN101182034的中国专利申请都是采用TiO₂薄膜来实现易清洁性能的。TiO₂可重复利用，特别适用于户外建筑玻璃，但缺点是必须有紫外线的照射，在晚上、阴雨天或者背光面效果都不好，而且由于二氧化钛的强氧化性，不能在有机物表面使用。

由疏水致洁的表面可以分为两种。一种是表面上同时存在微米和纳米结构，基于“荷叶效应”的超疏水表面。水滴在这种表面的形状接近于球，接触角大于150°，可以自由地滚动。因而超疏水表面上的污染物能被滚动的水珠带走，具有易清洁的能力。公开号为CN1415800、CN101191227、CN1613565的中国专利申请都利用表面微结构达到了超疏水致易清洁的效果。但是这种表面不能工业化大规模生产，且耐候性差，受环境影响明显，一旦微结构被破坏，就无法保持超疏水的效果。另一种是由有机硅、氟等低表面能物质组成的疏水表面。有机硅具有良好的疏水特性且能使涂层表面光滑均匀。虽然有机硅对水有很强的排斥力，但是不可防油，使用寿命短，经过6-12个月，其排斥水的性能就会大幅度降低。有机氟能够既疏水又疏油，但是水的接触角一般都在90°左右，既不能使水滴滚落，也不能使水滴取代油污的位置，易清洁效果并不是很好。

另外，公开号为CN101870187A的中国专利申请公开了一种易清洁有机涂层及其制备方法，该方法是在亲水性底材上进行低温等离子氟化处理，亦达到了亲水疏油的易清洁效果，但是该方法采用了双层膜制备有机涂层，第一层是亲水涂层，第二层是疏油涂层，并且制备过程中采用了低温等离子处理技术，因此制备工艺复杂，不易实现大规模生产应用。

发明内容

本发明的技术目的是针对现有技术的不足，提供一种亲水疏油的易清洁有机涂层及其制备方法，该有机涂层由有机溶液与固化剂的混合溶液涂覆在待涂覆体表面而形成，在待涂覆物体表面构造亲水性和疏油性均匀分布的微区，形成同时具有亲水性和疏油性的易清洁有机涂层。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种亲水疏油的易清洁有机涂层，由有机溶液与固化剂的混合溶液涂覆在待涂覆体表面而形成，所述的固化剂质量占有机溶液质量的0.1～20％；

所述的有机溶液是由含氟聚氨酯与环氧树脂在有机溶剂中反应形成的含氟聚氨酯改性的环氧树脂溶液，其中，所述的含氟聚氨酯和环氧树脂通过化学键键合，形成半互穿网络结构；所述的环氧树脂与含氟聚氨酯的质量比值为1.5～9，所述的有机溶剂占含氟聚氨酯改性的环氧树脂溶液质量的25％～50％；

所述的含氟聚氨酯是由亲水性二元醇、氟醇和二异氰酸酯在适量有机金属化合物催化剂催化下聚合而成；所述的氟醇是含有1～100个氟原子的单羟基伯醇，所述的亲水性二元醇是含有亲水性基团的聚合物，所述的二异氰酸酯中异氰酸酯基的摩尔数与亲水性二元醇和氟醇中的总羟基的摩尔数的比值至少为1∶1，所述的含氟聚氨酯中氟的质量占1～30％。

上述技术方案中：

所述的有机金属化合物催化剂包括但不限于桂酸酯二丁基锡、环烷酸钴、辛酸亚锡、辛酸铅、辛酸钴、辛酸铁、环烷酸锌和钛酸四异丁酯中的一种或几种。

所述的亲水性二元醇是含有亲水性基团的聚合物，优选的结构通式中包含(CH₂CH₂O)_m、(CH₂CH₂CH₂CH₂O)_m或(CH₂CH(CH₃)O)_m，m为1～1000的整数，其数均分子量优选为400～80000。