[发明专利]一种超双疏超耐候有机硅防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超双疏超耐候有机硅防护涂层及其制备方法，该超双疏超耐候有机硅防护涂层原料组分由有机硅树脂、氟碳醇、聚多巴胺仿生改性纳米粒子、催化剂、有机硅流平剂、分散剂、有机硅消泡剂、有机溶剂组成。本发明有机硅树脂经过氟碳醇对其部分脱醇缩合反应改性后引入了高键能氟碳链段，使树脂基体具有了极低的表面能，而聚多巴胺仿生改性纳米粒子表面含有的高活性酚羟基可与改性有机硅树脂基体及金属、混凝土基体表层形成稳定的共价键，这不但显著提高了防护涂层的耐候性和疏水疏油性，同时有效提升防护涂层与金属、混凝土基面的粘结强度。

技术领域

本发明属于防护涂料技术领域，涉及一种超双疏超耐候有机硅防护涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，重大工程建设向高原、海洋、山地等地域扩展，极端环境(高紫外、大温差、高湿、高盐、冻融等)对工程百年寿命提出巨大挑战，同时对防护材料也提出了更高、更多的需求。超双疏表面(对水、油的接触角＞150°，滚动角＜10°)因其优异的防污、自清洁、防结冰、防腐蚀等优异的性能而引起科研人员的广泛关注。由于水和油在超双疏防护涂层表面均不会发生浸润，可解决单一超疏水防护涂层易被外界油性物质所污染的难题，因而该涂层在油田、海洋、交通运输以及工业生产等领域具有更加广阔的应用前景。然而由于油性物质的表面能要比水低得多，这就要求防护涂层的表面能更低，微纳结构更加精细均一。现有超疏水或超双疏防护涂层大多制备工艺繁杂，涂层与基材的粘附力较差，户外极端环境下使用不耐磨损、耐候性差、超疏水或超双疏性能不具备长效性、寿命较短。

专利CN112375244A提供了一种耐磨自清洁超双疏涂层及制备方法，其操作步骤如下：将聚苯乙烯微球通过提拉镀膜的方式镀在透明基材上；再通过磁控溅射镀一层金属膜；随后通过水浴超声去除聚苯乙烯微球，得到具有凹槽微结构的金属膜并通过阳极氧化的方法在其表面上生长一层金属氧化物；然后继续在此金属氧化物上生长纳米粒子；最后再对其进行低表面能修饰得到附在透明基材上的涂层。该方案制得的超双疏涂层虽耐磨性能良好，但操作流程繁多且制备工艺复杂，另外对涂层表面纳米粒子进行的低表面能修饰由于磨损及氧化降解反应，一段时间服役后会造成超双疏效果降低，直接影响涂层的防护效果。

专利CN112812676A提供了一种超双疏耐酸涂层及其制备方法，其操作步骤如下：首先将纳米SiO2粒子浸入到氟硅烷的乙醇溶液中室温下进行改性，干燥后研磨分散得到改性后的纳米SiO2粒子；然后将聚氨酯防腐涂料涂覆于预处理的基材表面，干燥，待所述基材表面的涂料进入半固化状态后，将制得的改性纳米SiO2粒子喷涂于所述半固化状态的涂料表面，固化，即得超双疏耐酸涂层。该方案解决了现有技术中制备工艺复杂、仪器设备昂贵、制备成本高，制备条件苛刻的问题。然而该涂层在制备过程中难以掌控聚氨酯涂层的半固化状态，改性纳米SiO2粒子喷涂太早，容易完全陷入聚氨酯涂层内部从而起不到应有的效果，喷涂太晚容易造成改性纳米SiO2粒子与涂层间粘结不牢固而脱落。另外，由于聚氨酯的耐老化性能较差，户外使用过程中由于紫外光照射涂层易发生光氧化降解反应，聚合物分解，改性纳米SiO2粒子从涂层表面脱落形成粉化。

专利CN112940585A提供了一种用于降解NO的自清洁双疏涂层的制备方法，该涂料中通过引入纳米二氧化硅来避免二氧化钛纳米管产生强氧化性基团对环氧树脂的直接降解，从而来提高涂层的紫外稳定性。但该方案中环氧树脂及固化剂的质量份数是氟硅烷的3-4倍，整个涂料的主体树脂依旧是环氧树脂，纳米二氧化硅虽一定程度上可减缓二氧化钛纳米管对环氧树脂的强氧化降解反应，但该涂层长期在户外服役过程中不可避免地受到紫外光线作用而发生光氧化降解反应，主体环氧树脂氧化降解，纳米粒子粉化脱落，涂层失效，严重降低其服役寿命。

发明内容

为克服现有防护涂层耐候时长较短、超双疏效果不持久以及防护涂层与基材表面之间或纳米粒子与涂层之间的粘附力较低的缺点，本发明提供一种超双疏超耐侯有机硅防护涂层及其制备方法，同时还解决了现有技术中制备工艺繁杂、合成条件苛刻以及仪器设备昂贵等问题。

本发明提供了一种超双疏超耐侯有机硅防护涂层，其原料组分及各组分重量份数包括如下：