[发明专利]一种有机-无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法

说明书

本发明涉及聚氨酯超疏水涂料技术领域，且公开了一种有机‑无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法，包括以下配方原料：十八烷基三乙氧基硅烷、纳米二氧化硅、碳纳米管、固化剂、异佛尔酮二异氰酸酯、1,5‑戊二醇、二羟甲基丙酸、羟基封端聚硅氧烷硅油、中和剂、水合肼。该一种有机‑无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法，有机硅双羟基封端聚硅氧烷硅油作为扩链剂制备得到改性聚氨酯，其含有大量的疏水性基团甲基和烷烃链，大幅增强了聚氨酯疏水性能，SiO₂和碳纳米管具有较高的化学惰性、良好的力学性能和机械性能，提高了聚氨酯涂料的化学稳定性和韧性，避免涂料在长时间使用过程中容易损耗和脱落的现象。

技术领域

本发明涉及聚氨酯超疏水涂料技术领域，具体为一种有机-无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法。

背景技术

自清洁表面是一种表面的污染物在重力或雨水等外力作用下能够自动脱落的超疏水表面，表面疏水技术在人们日常生活中有着广泛的应用，通过设计不同化学和物理特征的涂料，能够为固体材料提供新的功能和作用，超疏水涂料一种具有特殊表面性质的新型涂料，其涂膜的光滑表面与水接触角大于150°，接触角滞后小于5°，超疏水涂料具有防水、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化和自清洁等作用，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有着巨大的应用前景。

目前超疏水涂料有氟/硅材料如氟化聚乙烯、氟碳蜡等、具有纳米结构的有机-无机杂化材料如烷氧基硅烷溶胶-凝胶杂化材料等、高分子熔体聚合物如聚丙烯腈、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺等、其中聚氨酯由于其独特的功能性，聚氨酯超疏水材料在日常生活和工业领域都具有广泛的应用前景，通常采用氟化方法降低聚氨酯材料的表面能或或静电纺丝技术来制备超疏水材料，制备方法较为困难，目前的聚氨酯超疏水材料由于技术不成熟，还没有形成规模化生产，市场上超疏水聚氨酯涂料的种类较少，并且疏水性能参次不齐，同时机械性能较差、耐磨性不好，使涂料容易损耗，导致超疏水性能持久性不高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种有机-无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法，不仅提供一种方法简单、操作简便的超疏水聚氨酯涂料的制备工艺，同时解决了聚氨酯涂料的机械性能较差、耐磨性不好，使涂料容易损耗，导致超疏水性能持久性不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有机-无机硅改性聚氨酯超疏水涂料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料，5-7份十八烷基三乙氧基硅烷、4-6份纳米二氧化硅、4-24份碳纳米管、4-6份固化剂、45-50份异佛尔酮二异氰酸酯、1-2份1,5-戊二醇、4-6份二羟甲基丙酸、8-10双羟基封端聚硅氧烷硅油、3-5份中和剂、2-4份水合肼、制法包括以及以下实验药品：蒸馏水、乙二醇、无水乙醇、氢氧化钠。

优选的，所述纳米二氧化硅平均粒径为15nm。

优选的，所述碳纳米管为氨基化多壁碳纳米管，氨基含量≥0.45％。

优选的，所述固化剂为N-十二烷基琥珀酸酐。

优选的，所述中和剂为三乙醇胺。

优选的，所述水合肼中NH₂-NH₂质量分数≥51％。

优选的，所述有机-无机硅改性聚氨酯超疏水涂料制备方法包括以下步骤：

(1)制备改性纳米SiO₂：向反应瓶中加入200-600mL无水乙醇，再依次加入5-7份十八烷基三乙氧基硅烷和4-6份纳米二氧化硅并均匀搅拌，边匀速搅拌边缓慢加入氢氧化钠调节溶液pH至8-9，将溶液转移进水热合成反应釜，并置于烘箱中，加热至120-130℃反应6-8h，反应结束将容易冷却至室温并过滤除去溶剂，依次使用适量的无水乙醇和蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥得到十八烷基三乙氧基硅烷改性纳米SiO₂。