[发明专利]一种耐磨高附着力超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及涂层领域，特别涉及一种耐磨高附着力超疏水涂层及其制备方法，本发明的超疏水涂层通过在基材表面依次喷涂环氧改性聚丙烯酸酯、微米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合物和纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合物制备而成，其制备方法是：采用溶液聚合的工艺，制备环氧改性聚丙烯酸酯溶液；分别采用氨基硅烷偶联剂和含氟硅烷偶联剂对微米二氧化硅和纳米二氧化硅进行表面处理，得到氨基改性微米二氧化硅和氟改性纳米二氧化硅；在基材表面依次涂覆环氧改性聚丙烯酸酯、氨基改性微米二氧化硅/环氧改性聚丙烯酸酯和氟改性纳米二氧化硅/环氧改性聚丙烯酸酯涂层，固化交联后得到超疏水涂层。本发明的超疏水涂层适用于多种基材，且具有优异的耐磨性和附着力。

技术领域

本发明涉及涂层领域，特别涉及一种耐磨高附着力超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，荷叶表面特殊的防水性能引起了人们的广泛关注。研究发现，荷叶表面多层次的微纳米结构和疏水的蜡质材料赋予了其表面优异的超疏水性能。这种特殊的润湿性使其在防水、油水分离、防结冰、抗腐蚀、自清洁、微流体运输等领域有着巨大的应用前景。然而，在实际应用中，超疏水材料表面的低表面能材料与基材附着力差，易脱落，多层次粗糙结构还易受到各种外力冲击、磨擦或液体腐蚀的破坏，此时不仅疏水性能大幅度下降，还可能对水产生粘附，因此，超疏水材料的耐磨性和附着力是制约其产业化应用的关键因素。

Hou等通过巯基-乙烯点击反应，在织物表面接枝了多面体半硅氧烷低聚物(POSS)制备了超疏水织物。由于POSS与织物表面通过化学键键合，所制备的超疏水织物具有良好的稳定性，可以通过酸碱溶液浸泡、摩擦测试和超声测试等(Kun Hou,Yicheng Zeng,Cailong Zhou,et al.Facile generation of robust POSS-based superhydrophobicfabrics via thiol-ene click chemistry[J].Chemical Engineering Journal,2018,332:150-159.)。Wang等通过在木材表面沉积铜和银颗粒制备了超疏水木材，并通过循环胶带剥离，砂纸磨擦和刀刮擦测试了其耐久性。结果表明，铜层作为粘结剂能有效防止表面多层次微纳结构的破坏，使得木材表面在经过胶带剥离，砂纸磨擦和刀刮擦测试后仍然保持良好的疏水性(Ning Wang,Qing Wang,Shuangshuang Xu,et al.Robustsuperhydrophobic wood surfaces with mechanical durability[J].Colloids andSurfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2021,608:125624.)。该方法主要利用基材表面的多层次结构维持超疏水所需的粗糙结构，因此只适用于具有多层次结构的表面，如纤维织物、木材、多孔陶瓷等，具有一定的局限性。Zhao等将55nm疏水的二氧化硅和200nm亲水的二氧化硅颗粒复配，以环氧树脂为粘结剂，采用多次旋涂的方式在光滑的表面制备了超疏水涂层，并对比了使用单一粒径与复合粒径二氧化硅颗粒制备的超疏水涂层的性能区别。与单一的疏水纳米颗粒相比，该方法可以有效提高纳米颗粒与基底的附着力，在胶带剥离测试中减少胶带对纳米颗粒的附着，提高其耐久性和稳定性(Xiaoxiao Zhao,Daniel S.Park,Junseo Choi,et al.Robust,transparent,superhydrophobic coatingsusing novel hydrophobic/hydrophilic dual-sized silica particles[J].Journal ofColloid and Interface Science,2020,574:347-354.)。但是在实际应用中，大量无机粒子的加入会恶化基体树脂的性能，导致涂层对基材的附着力降低。