[发明专利]一种水性聚氨酯超疏水涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性聚氨酯超疏水涂料及其制备方法，所述的方法为：将乙醇、去离子水、无机微纳米颗粒均匀混合，并超声5‑20min，得混合液，向所述混合液中加入杂化硅氧烷、含氟硅氧烷，用25v％氨水慢慢调节pH值到9～11，在室温下搅拌反应15～60min后得到混合溶胶；将所得混合溶胶与水性聚氨酯(WPU)乳液混合，在20～30℃下反应0.5～1h，得到含无机微纳米颗粒的水性聚氨酯超疏水涂料。本发明通过简单、经济的方式便可制作出柔性超疏水涂层，尤其适用于纺织品超疏水化处理，因聚氨酯(PU)柔韧而不影响织物手感。

一、技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种水性聚氨酯超疏水涂料及其制备方法。

二、背景技术

自然界中拥有很多超疏水的现象，比如荷叶的出淤泥而不染、水黾在水面上行走而足部不沾水等，正是由于其静态接触角>150o，而滚动角<10o。这种优异的性能使水完全不沾在上面，可以应用在国民经济的各个领域，比如外墙自清洁、织物的防水等。涂料尤其是水性涂料是超疏水表面商业化应用的最好形式之一，但目前已经报道的技术[AppliedSurface Science,2012,258,8739-8746；Polymer,2014,55,187-194.]大部分都是重新设计合成含氟聚合物水乳液，而合成远不如复配现有涂料来得简单。

周绍忠等通过硅树脂、超细重钙粉、聚醚改性硅氧烷等制备了一种纳米自清洁外墙涂料[发明专利201210423418.4]。王嘉龙等通过将纯丙乳液、聚有机硅氧烷、碳酸钙等搅拌分散研磨，再加入纤维素增强，发明了一种自清洁外墙涂料[发明专利201610678473.6]。但这些发明配方复杂，且涂层并未超疏水。乌学东等人[发明专利200810061480.7]将纳米SiO2添加到水性环氧树脂乳液/疏水剂混合液中，制得了超疏水涂层，但该涂层太硬，没法用于织物等基底。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种水性聚氨酯超疏水涂料及其制备方法，该涂料生产工艺简单、成本低、生产和涂装过程均环境友好，可以广泛应用于外墙自清洁、织物拒水整理、纸张防水、木材防水等领域。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种水性聚氨酯超疏水涂料及其制备方法，其特征在于：所述的水性聚氨酯超疏水涂料具体按照如下方法进行制备：

(1)将乙醇、去离子水、无机微纳米颗粒均匀混合，并超声5-20min，得混合液，向所述混合液中加入杂化硅氧烷、含氟硅氧烷，用25v％氨水慢慢调节pH值到9～11，在室温下搅拌反应15～60min后得到混合溶胶；所述的杂化硅氧烷的端基为环氧基或胺基的烷氧基硅烷；所述的乙醇、水、无机微纳米颗粒、杂化硅氧烷、含氟硅氧烷的投料比为5～50mL：50～5mL：1～5g：0.1～1mL：0.1～1mL；

(2)将步骤(1)所得混合溶胶与水性聚氨酯(WPU)乳液混合，在20～30℃下反应0.5～1h，得到含无机微纳米颗粒的水性聚氨酯超疏水涂料；所述的水性聚氨酯乳液与所述的混合溶胶的体积比为1:5～10；所述的水性聚氨酯乳液是主链含侧羧基的阴离子型水性聚氨酯乳液(主链含侧羧基)或主链含叔胺或季胺阳离子的阳离子型水性聚氨酯乳液。

进一步，步骤(1)中，所述的端基为环氧基的杂化硅氧烷为R短链上含有环氧基的烷氧基硅烷，可选自γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等中的一种或任意几种的混合物，优选为KH560。