一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂料及其制备方法，本发明专利技术的步骤：S1.实验所需基材的制备及清洗；S2.制备聚二甲基硅氧烷

【技术实现步骤摘要】
一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于低表面张力(≤30mN/m)的液体(例如正十六烷)，具有低接触角滞后(CAH)的超疏油表面，其对油污具有优异的排斥性能，因此它们具有很好的应用前景。
[0003]通常，超疏油表面可以通过将凹角结构和低表面能化合物组合而获得。然而，这种结构涉及复杂且耗时的制备过程，通常被称为光学清晰度低且易被损伤的表面；另外，在足够的压力下，会发生液体侵入，这大大损害了表面排斥性，导致超疏油性能失效。
[0004]为了克服这一限制，制备了多孔或粗糙的结构，并将润滑剂注入孔隙或空隙中，制造出光滑的表面。所得光滑表面上的油滴和水滴的接触角(CAs)均远小于150
°
，但表面CAH较低，具有良好的液体排斥性。然而，在光滑表面上的润滑剂应该与测试液体不相容，这本质上限制了润滑剂的选择。此外，溢出的润滑剂会因蒸发、洗涤或与接触测试液体时溶解而耗尽。
[0005]覆盖有全氟化层的平坦/光滑基材也因其高疏油性和极低的倾斜角(TA)而获得了越来越多的关注，无论在何种情况下，只要稍微倾斜基材，表面上具有低表面张力的油或其他液体就可以轻易滑落。然而，由于广泛存在的氟化物具有高稳定性和生物蓄积性，引起了对人类健康和环境的众多关注。在这方面，非常需要环保且非氟化的高疏油涂层。据报道，一些平坦的表面与低分子量惰性有机硅的支链/环状有机硅烷单层或超薄层相连。使这些表面具有“类液体”的特性，这可以促进液滴的运动并减少亚稳态之间的能垒，从而形成低CAH表面。但是，涂层的厚度只有几纳米，一旦单层磨损，表面就很容易失去其去湿性能。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层，该涂层兼具拒油性，抗污性，高稳定性和对多种基材的强粘合性。
[0007]本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0008]1)对基材表面进行清洗和预处理；所述的基材为金属片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、单晶硅或玻璃；所述的金属基材包括：铁、锌和镁。
[0009]2)制备聚二甲基硅氧烷
‑
聚氨酯前体溶液，具体步骤如下：
[0010]在加热条件下，用质量比为(0.02～80):(1～10):2的聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和乙酸丁酯制备前体溶液，采用磁力搅拌器搅拌。
[0011]所述聚氨酯为聚氨酯8013A。
[0012]3)制备动态疏油涂层，具体步骤如下：
[0013]在前体溶液加入固化剂，采用刷涂的方式，在室温条件下固化；固化剂与聚氨酯的质量比为1:1。
[0014]进一步地，步骤1)中金属片用碳化硅砂纸进行机械抛光，并使用流动水作为润滑剂，然后分别用丙酮和无水乙醇超声清洗，用氮气干燥。其他基材在无水乙醇中超声清洗，氮气干燥，并在使用前放置于等离子清洗机中3
‑
5min。
[0015]进一步地，步骤2)中制备的聚硅氧烷
‑
聚氨酯前体溶液是将质量分数占总混合溶液的0.1％
‑
65％的聚二甲基硅氧烷和聚氨酯，在乙酸丁酯溶液中搅拌混合均匀。
[0016]进一步地，步骤3)中所采用的固化剂为聚氨酯8013B。
[0017]进一步地，步骤3)中制备的动态疏油涂层采用刷涂的方法进行涂层，涂层的厚度约为600nm。
[0018]进一步地，步骤3)中制备的动态疏油涂层在室温条件下20
‑
50min固化完全。
[0019]与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020](1)制备过程简单迅速，在常温下就能进行。
[0021](2)涂层与各种基材间结合牢固。
[0022](3)适用于豆油以及各种烷基油，对油和烷基油的接触角滞后小于等于5.87
°
。
[0023](4)涂层具有高度的透明性、具有优异的物理、化学、机械稳定性。
[0024](5)我们的技术适用于各种基体(金属片、玻璃片、硅片等)。
[0025](6)本文从所选取的原料，再到最后的产物均为绿色无污染的，不会对环境造成危害。
附图说明
[0026]图1为涂层的透射电镜照片；
[0027]图2为附着力测试照片(横切胶带测试之前(a)和之后(b)疏油涂层的照片。横切胶带测试之前(c)和之后(d)疏油涂层的SEM图像。)；
[0028]图3为涂层的光学透过率实验照片；
[0029]图4为涂层的疏油性测试结果照片；
[0030]图5为涂层的防污性能测试结果照片。
具体实施方式
[0031]下面对本专利技术的实施方式做进一步详细描述：
[0032]一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层的制备方法，具体步骤如下
[0033]1.基材表面的清洗：取25mm
×
25mm的金属基材用碳化硅砂纸进行机械抛光，并使用流动水作为润滑剂，然后分别用丙酮和无水乙醇超声清洗30min，用氮气干燥。其他基材在无水乙醇中超声清洗30min，氮气干燥，并在使用前放置于等离子清洗机中3
‑
5min。
[0034]所述的基材为铁、锌、镁、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、单晶硅和玻璃。
[0035]2.制备聚二甲基硅氧烷
‑
聚氨酯前体溶液：在室温条件下，用聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、乙酸丁酯制备前体溶液，采用磁力搅拌器搅拌。
[0036]所述环氧树脂为聚氨酯8013A。
[0037]所述聚硅氧烷
‑
聚氨酯前体溶液是将聚二甲基硅氧烷(质量分数占总混合溶液的0.1％
‑
65％)、聚氨酯、在乙酸丁酯溶液中快速搅拌，混合均匀。
[0038]3.制备动态疏油涂层：加入固化剂，采用刷涂的方式，在室温条件下固化。
[0039]所述固化剂为聚氨酯8013B。
[0040]将所获得的溶液采用刷涂的方法进行涂层，涂层的厚度约为600nm。
[0041]所制备的动态疏油涂层在室温条件下20
‑
50min固化完全。
[0042]所述动态疏油涂层具有高度的透明性。
[0043]所述动态疏油涂层具有优异的物理化学稳定性。
[0044]所述动态疏油涂层具有良好的机械性能。
[0045]所述动态疏油涂层适用于豆油和烷基油。
[0046]4.所述疏油涂层对油和烷基油的接触角滞后小于等于5.87
°
。
[0047]实施例1
[0048]1.玻璃表面的清洗：取一块25mm
×
25mm玻璃基材在无水乙醇中超声清洗30min，氮气干燥。
[0049]2.玻璃表面羟基化：玻璃片用Plasma Cleaner处理3
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：1)对基材表面进行清洗和预处理；所述的基材为金属片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、单晶硅或玻璃；2)制备聚二甲基硅氧烷
‑
聚氨酯前体溶液，具体步骤如下：在加热条件下，用质量比为(0.02～80):(1～10):2的聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和乙酸丁酯制备前体溶液，采用搅拌方式混合均匀；3)制备动态疏油涂层，具体步骤如下：在前体溶液加入固化剂，采用刷涂的方式，在室温条件下固化；固化剂与聚氨酯的质量比为1:1。2.根据权利要求1所述的动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，所述的金属基材包括：铁、锌和镁。3.根据权利要求1所述的动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯为聚氨酯8013A。4.根据权利要求1所述的动态疏油的硅氧烷聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)中金属片用碳化硅砂纸进行机械抛光，并使用流动水作为润滑剂，然后分别用丙酮和无水乙醇超声清洗，用氮气干燥。其他基材...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，徐力，王洋，田丽梅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：