[发明专利]环保型聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及环保型聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层材料及其制备方法，首先通过乳液聚合制得疏水性单分散聚长链烷基/甲基倍半硅氧烷（PLMSQ）纳米球杂化乳液，再以反应性硅烷、PLMSQ乳液和疏水硅烷为构筑基元，利用层层自组装技术在天然棉织物表面构筑耐久性超疏水杂化涂层。其中，反应性硅烷与棉纤维基质作用以及PLMSQ纳米球表面的Si‑OH与硅烷中Si‑OH间发生缩合提高了超疏水涂层的耐久性能。该制备方法简便、绿色环保、可大面积制膜，制得的超疏水涂层，不仅赋予棉织物基质良好的超疏水性能还具有优良的耐水洗性能。

技术领域

本发明涉及一种涂层材料，具体涉及一种环保型聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层材料及其制备方法。

背景技术

近年来，一种具有抗粘结、防污、自清洁功能的超疏水织物深受消费者青睐，在高档服装、运动衣、风衣、雨衣、羽绒服及医用防护服等方面应用前景广阔，可大大提高产品的档次和附加值。因此，仿生超疏水织物的制备和应用性能研究现已成为化学、材料等领域的研究热点之一。

近十余年来，人工仿生构筑超疏水织物表面技术得到了快速发展和重大突破，各种新颖的高科技制备方法大量涌现，如层层自组装技术、微电子工业领域的激光或等离子体刻蚀、雕刻等技术及化学气相沉积、电化学沉积、碳纳米管技术等。其中，层层自组装技术应用最广，其制备方法简便、不需要专门设备，成本低，可大面积制膜。

聚倍半硅氧烷（PSQ）纳米球是一种新型有机-无机杂化材料，与传统的无机纳米粒（SiO₂、TiO₂等）相比，一方面，PSQ中Si—O键无机骨架赋予材料优异的纳米尺寸效应、热稳定性、生理惰性和机械强度等；另一方面，PSQ表面或内部易化学修饰和功能化，为新型杂化材料的设计合成提供了便利。目前，PSQ纳米球杂化材料在超疏水涂层中的应用研究报道较少。马文石等分别将聚甲基倍半硅氧烷（MPSQ）、聚乙烯倍半硅氧烷（VPSQ）和聚巯丙基倍半硅氧烷（MPPSQ）微球用于棉织物的超疏水处理（加入异氰酸酯交联剂）。研究发现，含疏水基的MPSQ和VPSQ处理的棉织物具有耐久性超疏水性能，且前者优于后者；其次，异氰酸酯高温下与棉纤维表面C—OH基发生交联作用是提高超疏水涂膜耐久性的内因[ Journal ofColloid and Interface Science, 2013, 392:194-200; 功能材料,2012, 43(18):2568-2572 ]。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层材料及其制备方法，将新型PSQ纳米杂化材料通过层层自组装技术引入织物表面的超疏水涂层中，不仅在保持良好超疏水、防污、透气性能下，还具有环境友好，改善超疏水涂层的不耐久、易掉粉等问题。

本发明所采用的技术方案为：

环保型聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：将十二烷基磺酸钠、Tween-80、碱催化剂和蒸馏水加入反应釜中，室温下搅拌30-40min；十二烷基磺酸钠与Tween-80为复合乳化剂，质量比为1:1，复合乳化剂与蒸馏水的质量比为1:（100-150），每1L蒸馏水中碱催化剂的用量为0.025-0.1mol；

然后向体系中滴加入甲基硅烷，控制滴加速度为20滴/min，滴加完后室温反应30min，再以相同滴速开始滴加长链烷基硅烷，滴完后继续保温搅拌8-12h，制得疏水性单分散聚长链烷基/甲基倍半硅氧烷纳米球杂化乳液；甲基硅烷与蒸馏水的质量比为1:（8-12），长链烷基硅烷与甲基硅烷的摩尔比为1:（8-15）；

步骤二： 将天然棉织物浸入质量分数为1-5%的反应性硅烷浴液中，反应性硅烷浴液调pH为5-6，浸入时间0.5-1min，取出布样，在100℃烘10min；