[发明专利]一种多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料及其制备方法，将具有可控“开关”高负载疏水性物质的复合微球、环保型基体树脂、非必须粉体、非必须疏水改性剂、非必须溶剂和非必须助剂混合，共混法得到涂料，0‑300℃干燥固化后得到具有多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料。在加热、UV照射、NIR照射、pH等外界刺激下，损坏的涂层材料表面能够恢复超疏水/高疏水性，并具有可循环性。本发明制备工艺简单，可用于金属、塑料、玻璃、纸张等多种基材表面，具有较好的耐酸性、耐碱性、耐盐性、耐化学性和耐老化性。本发明所述可控自修复超疏水/高疏水涂层材料可应用于防生物污损、防腐、抗污染、抗粘附、抑菌、生物医药等多个领域中。

技术领域

本发明涉及一种多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

智能自修复涂层材料以其独特的自修复性能，被广泛地应用于自清洁、抗污染、抑菌、抗粘附、抗腐蚀、超疏水等诸多领域中。自修复超疏水涂层是近年来多功能涂层研究的热点之一。在实际中，往往通过智能响应材料和纳米技术来制备智能自修复涂层，以实现对外界环境变化的可控调节。作为一种典型的智能响应材料，刺激响应微胶囊/微球能够在外界刺激下，选择性地释放包覆的物质，在智能自修复涂层中得到了越来越多的应用。然而，智能自修复涂层材料的环境持久性仍然是实际应用中不可避免的问题。考虑到环境持久性的问题，常常通过构筑补充低表面能组分的体系和多级微-纳结构来制备自修复超疏水涂层，以及时修复低表面组分和实现高粗糙结构表面。其中，通过在材料本体中负载低表面能物质，并以刺激响应微胶囊/微球作为低表面能物质的贮存位点是目前较普遍的方法，该方法工艺简单、普适性强。

聚多巴胺（PDA）微球具有比表面积大，生物性能好，表面具有大量活性基团等优点，在涂层材料、药物运载、光热治疗等多个领域中具有广泛的应用前景。介孔聚多巴胺（MPDA）自成功合成以来，常用作功能化的通用平台，可以在介孔中负载功能性物质或对微球进行进一步的修饰与功能化，赋予微球更加优异和多样的性能，使得MPDA微球的应用领域得到扩展。此外，当直接在负载有疏水性物质的MPDA微球的表面包覆一层纳米颗粒保护层时，可以在减少疏水性物质自然泄漏的同时，也为复合微球带来响应性的“开关”。即在一定的外界刺激下，纳米颗粒保护层降解MPDA微球本体或发生本身溶解，使包覆的疏水性物质可控地释放并逸出到表面，当复合微球在涂层中时涂层表面便能恢复超疏水/高疏水状态。由于PDA和纳米颗粒优异的性能，制备得到多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料及其制备方法。本发明将具有可控“开关”并高负载疏水性物质的复合微球、疏水改性的粉体、环保型基体树脂、溶剂和助剂混合，采用物理混合方法得到涂料液，通过喷涂、刷涂或旋涂方法涂膜，在0-300℃干燥固化后得到多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料。在加热、UV照射、NIR照射、酸性pH或碱性pH刺激下，被破坏的涂层材料表面能够恢复超疏水/高疏水性，并且恢复具有可循环性。本发明制备工艺简单，可用于金属、塑料、玻璃、纸张等多种基材表面，具有较好的耐酸性、耐碱性、耐盐性、耐化学性、耐老化性。本发明制备的多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料，可应用于抗污染、抗粘附、抑菌、生物医药等多个领域中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种多重响应的可控自修复超疏水/高疏水涂层材料，所述涂层材料包括：（a）至少一种具有可控“开关”并高负载疏水性物质的复合微球，（b）至少一种环保型基体树脂，（c）非必须粉体，（d）非必须疏水改性剂，（e）非必须溶剂，（f）非必须助剂；以总量计，各组分重量百分比为：复合微球1-40wt%，环保型基体树脂10-80wt%，非必须粉体0-t50 wt %，非必须疏水改性剂0-30wt %，非必须溶剂0-30 wt%，非必须助剂0-20wt%，其总重量满足100%，且非必须粉体、非必须疏水改性剂、非必须溶剂和非必须助剂中，至少一种原料不为0；将上述（a）-（f）原料共混，制备涂料，制得涂层材料的水接触角大于150°、滚动角小于10°；