一种自修复无氟的制造技术

本发明专利技术公开一种自修复无氟的

【技术实现步骤摘要】
一种自修复无氟的PDMS/Si
‑
Me超疏水涂料制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及超疏水涂料的制备

。
更具体地，涉及一种自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]超疏水涂料具有广泛的应用前景，其高接触角和低滚动角的特性使其具备自清洁
、
防污
、
防冰
、
防腐蚀等优点
。
超疏水性质源于涂层表面的微纳米结构和低表面能
。
微纳米结构可以增加涂层表面的粗糙度，形成微小的空气或液体在其上滚动时无法完全接触的结构，从而使液体在其表面形成水珠并易于滚落
。
而低表面能使涂层表面对液体具有较低的表面张力，使水滴无法在表面扩展，从而形成较高的接触角
。
[0003]聚二甲基硅氧烷
(PDMS)
是一种低毒性和环境友好的有机聚合物材料，它透明度高
、
渗透性好，具有较低的表面能，能够在液体界面形成稳定的涂层，表现出良好的抗粘附性和疏水性
。
此外，
PDMS
还具有高的热稳定性和耐候性，能够在广泛的温度范围内使用，并且对紫外线
、
氧气和水的抗氧化性能优异，使制备的超疏水涂料具有较长的使用寿命
。
故而
PDMS
作为超疏水涂料的基础材料，具有广泛的应用前景和实际价值<br/>。
[0004]然而，目前的制备方法存在一些问题和技术难点
。
首先，对于含氟超疏水材料的制备方法，尽管其具备优异的超疏水性能，但其中所含的氟元素可能对环境造成污染，并且有潜在的健康风险
。
另一方面，如模板法和刻蚀法等无氟超疏水表面制备技术对应用场景及操作条件有较为严苛的要求，因此，研发一种易于操作且可以批量生产地无氟超疏水材料制备方法成为当前的技术难点之一
。
此外，现有技术在柔性及弹性基材上应用受限，难以实现稳定的超疏水性能
。
柔性基材通常具有弯曲
、
拉伸等特性，对涂层的附着力和耐久性提出了更高的要求
。
除此之外，传统方法的涂层在柔性基材上易于剥离或破坏，无法实现长期稳定的超疏水性能
。
最后，现有超疏水涂料在面临一定的冲刷和摩擦时往往会失去超疏水性能，导致其稳定性和持久性不足
。
[0005]因此，需要提供一种工艺便捷的无氟环保的疏水材料制备体系，提升超疏水涂料的柔韧性
、
附着力和耐久性，使其应用于更加广泛的基材表面
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料的制备方法，以解决现有技术中易产生环境污染
、
涂层应用面窄以及疏水耐久性差等问题
。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种上述制备方法制得的自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料
。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种上述自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料在制备自修复无氟超疏水涂层中的应用
。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料的制备方法，该
制备方法包括以下步骤：
[0011]三甲基氯硅烷在正己烷溶液中修饰二氧化硅纳米颗粒，制备
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒；
[0012]将聚二甲基硅氧烷与固化剂在正己烷中混合，制得
PDMS
混合液；
[0013]将
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒添加至
PDMS
混合液中超声分散，得到自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料
。
[0014]需要说明的是，本申请中聚二甲基硅氧烷
PDMS
通常与其相匹配的固化剂一起搭配使用，可以参考现有文献中的方法
。
为了操作方便，也可以通过市售途径购买获得，例如，道康宁
DC184
，其包含
PDMS
的基本组分和固化剂
。
[0015]本专利技术中通过在正己烷中水解三甲基氯硅烷
(TMCS)
提供甲基官能团来修饰二氧化硅纳米颗粒表面，制备出
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒
。
其中，甲基官能团作为一种非极性烷基基团，降低了纳米颗粒表面与极性溶剂的相互作用能力
。Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒表面的甲基团能够与
PDMS
混合液中的甲基团产生协同效应，使纳米颗粒分散更加均匀，增强涂层的疏水性与稳定性，在雨水冲刷及浸泡后，通过自然风干可恢复表面的超疏水状态
。
[0016]优选地，所述
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料中聚二甲基硅氧烷的质量分数为
0.5
％
‑
10
％，
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒的质量分数为
0.5
％
‑
10
％
。
[0017]优选地，所述二氧化硅纳米颗粒
、
三甲基氯硅烷和正己烷溶液的质量比为
(1
‑
5):(0.5
‑
10):(10
‑
500)。
[0018]优选地，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂质量比为
10:(0.5
‑
3)。
[0019]根据本申请的具体实施方式，所述
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒的制备方法具体包括以下步骤：二氧化硅纳米颗粒和三甲基氯硅烷于正己烷溶液中进行超声处理，得到超声混合物；将超声混合物用正己烷洗涤2‑4次，干燥后得到
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒
。
[0020]优选地，上述步骤中，所述超声处理温度为
10
‑
70℃
，时间为
20
‑
300min
；干燥温度为
50
‑
200℃
，干燥时间为6‑
24h。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种通过上述方法制备的自修复无氟的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：三甲基氯硅烷在正己烷溶液中修饰二氧化硅纳米颗粒，制备
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒；将聚二甲基硅氧烷与固化剂在正己烷中混合，制得
PDMS
混合液；将
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒添加至
PDMS
混合液中超声分散，得到自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料
。2.
根据权利要求1所述的自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料制备方法，其特征在于，所述
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料中聚二甲基硅氧烷的质量分数为
0.5
％
‑
10
％，
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒的质量分数为
0.5
％
‑
10
％
。3.
根据权利要求1所述的自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料制备方法，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒
、
三甲基氯硅烷和正己烷溶液的质量比为
(1
‑
5):(0.5
‑
10):(10
‑
500)
；优选地，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂质量比为
10:(0.5
‑
3)。4.
根据权利要求1所述的自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料制备方法，其特征在于，所述
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒的制备方法具体包括以下步骤：二氧化硅纳米颗粒和三甲基氯硅烷于正己烷溶液中进行超声处理，得到超声混合物；将超声混合物用正己烷洗涤2‑4次，干燥后得到
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒
。5.
根据权利要求4所述的自修复无氟的
PDMS/Si
‑
Me
超疏水涂料制备方法，其特征在于，所述
Si
‑
Me
超疏水纳米颗粒的制备中超声处理温度为
10
‑
70℃
，时间为
20...

【专利技术属性】
技术研发人员：白小娟，杨圣奇，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：