[发明专利]基于点击化学的氟硅树脂及其自修复超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于点击化学的氟硅树脂及其自修复超疏水涂层的制备方法,通过点击化学将低表面能与自修复功能引入到聚氨酯胶粘剂固定的纳米颗粒的多级粗糙结构中，制备一种具有高机械强度且具自修复功能的超疏水/双疏界面材料。由于采用自主设计的多官能度氟硅烷的低表面能链段网格结构，利用自修复链段取向覆盖破损表面的原理，其克服了常规的自修复材料中低表面能分子迁移时间长、易损耗等缺点，为实现快速，长效的自修复超双疏涂层提供了一个新的方法。

技术领域

本发明属于超疏水材料领域，涉及一种基于点击化学的氟硅树脂及其自修复超疏水涂层的制备方法，该涂层可应用于绝大部分基材表面，并具有可修复性，可在短期内迅速恢复受损区域的疏水性。

背景技术

超双疏表面同时具有超疏水与超疏油的性能，因其独特的“排斥”特性，使得其在自清洁、防污、减阻、防雾、防覆冰、耐腐蚀、油水分离、流体减阻与生物医用等领域有着广阔的应用前景。近年来，引起研究人员的广泛关注。根据Wenzel-Cassie理论，粗糙的表面结构和较低的表面能是制备超疏水/双疏表面的关键。由于内部孔道结构和低表面能组分的大量存在，目前大多方法如模板法、刻蚀法、化学气相沉积法、粒子填充法、相分离法和溶胶-凝胶法等，皆存在涂层机械强度低、制备工艺复杂、制备条件苛刻、不易大规模生产等问题。针对上述问题，很多方法为解决易磨损，短寿命的问题应运而生，如自修复功能、高交联网络、构造多级粗糙结构等方法。尤其是自修复功能，可通过疏水介质的迁移实现受损区域的疏水性的回复，很大程度上延长了涂层的使用寿命。但多数涂层内部的低表面能自由分子会遇到磨损，刻蚀等损伤时大量流失，导致自修复功能存在修复循环周期短、修复时间长等问题，尤其是对超双疏涂层更为明显。一直以来，快速，长效的超双疏自修复行为是困扰该领域的一大难题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于点击化学的氟硅树脂及其自修复超疏水涂层的制备方法，通过点击化学将低表面能与自修复功能引入到聚氨酯胶粘剂固定的纳米颗粒的多级粗糙结构中，制备一种具有高机械强度且具自修复功能的超疏水/双疏界面材料。

技术方案

一种基于点击化学的氟硅树脂,其特征在于：氟硅树脂为基于点击化学制备的多官能度氟硅树脂，制备步骤如下：在氮气保护下，在反应器中依次加入多官能度硫醇化合物、烯基硅氧烷化合物、烯基全氟化合物以及碱催化剂进行巯基-烯加成反应12-24h得到多官能度氟硅树脂；其中：多官能度硫醇化合物、烯基硅氧烷化合物、烯基全氟化合物与碱催化剂的摩尔比为1∶3-1∶1–3∶0.01-0.05；所述的烯基硅氧烷化合物为甲基丙烯酰甲氧基硅烷。

所述的多官能度硫醇化合物为：甘油三巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三巯基丙酯、异氰脲酸三巯基羧酸酯、季戊四醇四巯基丙酸酯或二季戊四醇六巯基丙酸酯。

所述的烯基全氟化合物为：全氟(甲基)丙烯酸酯类化合物CH₂C(CH₃)COO-(CH2)₂-(CF₂)_nCF₃，其中n为3-10的自然数。

一种利用基于点击化学的氟硅树脂制备自修复超疏水涂层的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将含氟纳米颗粒和聚氨酯胶粘剂共混于溶剂得到聚氨酯复合底涂溶液，所述含氟纳米颗粒、聚氨酯胶粘剂与溶剂的质量比为1:0.5～1:3～10；

步骤2：将氟硅树脂及固化剂共混于溶剂得到含氟硅树脂面涂溶液，所述氟硅树脂，固化剂及溶剂的质量比为1:0.05～0.1:10～20；

步骤3：将步骤1得到的聚氨酯复合底涂溶液涂覆到基材表面，待溶剂挥发干之后，室温固化12-24h，再将步骤2所得氟硅树脂面涂溶液涂覆于底涂表面，在室温干燥48h，即在基材表面制备得到可自修复的超疏水/双疏涂层。