[发明专利]一种利用矿渣制备KM-SiO2@PDA@MoS2耐磨超疏水涂层的方法

说明书

本发明公开了一种利用矿渣制备KM‑SiO₂@PDA@MoS₂耐磨超疏水涂层的方法，属于涂层的制备和应用技术领域。通过有机硅低聚物改性剂改性二氧化硅，再将聚多巴胺成功地包裹在二氧化硅表面上，以此为模板将二硫化钼成功负载并稳定生长于二氧化硅表面。本发明对SiO₂的来源、纯度无要求；聚多巴胺优异的粘结性，不仅可以作为二次反应平台，还提高了复合材料与聚氨酯的相容性；皱纹和疏水MoS₂纳米片层均匀地负载到SiO₂@PDA的表面，一方面起润滑作用，另一方面覆盖了表面的羟基官能团，在SiO₂@PDA表面形成了粗糙的结构，增加了PU与二氧化硅之间的界面相互作用，提高复合涂层的耐磨性，达到绿色环保、成本低、超疏水性和耐磨性，具有极大的社会经济效益和较大的应用前景。

技术领域

本发明属于涂层的制备和应用技术领域，具体涉及一种利用矿渣制备KM-SiO₂@PDA@MoS₂耐磨超疏水涂层的方法。

背景技术

超疏水是由表面微纳米结构和低表面物质作用组成，应用十分广泛，如船舶表面防污防腐、户外建筑材料防雨防雪自清洁、石油管道的输送等。但应用过程中，超疏水表面粗糙结构受到摩擦挤压时，表面微纳米结构受到挤压力和剪切力的作用，表面凸起结构所受的作用力远大于表面作用力，使得表面粗糙结构因应力集中而遭到破坏，最终失去超疏水性。

传统的聚氨酯材料不具有超疏水性能，通常采用氟化改性降低聚氨酯表面能或或静电纺丝技术来制备超疏水材料，制备方法不仅困难，技术不成熟，工业化生产困难，而且氟化物的大量使用容易破坏臭氧层，危害人类健康。无机超疏水纳米颗粒改性有机树脂研究较多，但在保证简便方法制备超疏水性的同时使涂层具有高耐磨性、耐久是研究热点。通常高耐磨超疏水涂层采用等离子体刻蚀的方式，结合合理的气体工艺配方，接触角从80°降低至30°左右，但还没有用化学湿法或者是比较简单的方法来实现的报导。

我国每年都产生大量的矿渣，例如利用磷矿伴生氟资源生产2万t/a无水HF将产生1万t/a的含氟含硅矿渣，直接堆放不仅污染环境，危害人类健康，同时浪费大量的氟硅资源。利用含氟含硅矿渣资源为原料生产高品质氟化物和硅材料，不仅充分利用了氟资源，有效保护了萤石资源，而且避免了废弃物对环境产生的污染，获得大部分二氧化硅的多重效益。利用含氟含硅矿渣制备二氧化硅的技术已有报导，但利用矿渣制备超疏水涂层还有待于进一步探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用矿渣制备KM-SiO₂@PDA@MoS₂耐磨超疏水涂层的方法，制备方法简单，制得的超疏水聚氨酯涂料不仅能保证超疏水性能和基材附着力，还具有高耐磨性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用矿渣制备KM-SiO₂@PDA@MoS₂耐磨超疏水涂层的方法，包括以下步骤：

（1）将KH560和MTES混合均匀，加入乙醇溶液，搅拌均匀，用盐酸溶液调节pH，加热搅拌，得到有机硅低聚物改性剂；

（2）矿渣溶于水，过滤，滤渣中加入乙醇，超声混匀，加入有机硅低聚物改性剂，加热高速搅拌，离心洗涤，烘干，得到超疏水二氧化硅KM-SiO₂，简称KS；

（3）将Tris缓冲液和KS乙醇溶液混合均匀，加入盐酸多巴胺，室温下搅拌，离心，得到KM-SiO₂@PDA，简称KSP；

（4）将硫脲与四水合钼酸铵溶于去离子水中，搅拌均匀；加入KSP，超声混匀后水热反应，离心洗涤，烘干，得到KM-SiO₂@PDA@MoS₂，简称KSPM；