【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料，具体涉及一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、绿色环保水性涂料以水作为分散介质，可有效降低有机溶剂的使用并减少vocs的排放，近年水性乳液涂料得到了快速发展，在涂料领域的应用日益扩大，已经展示出逐步取代传统溶剂型涂料的趋势。其中，水性聚氨酯涂料具有化学结构稳定、对基材附着力强等优点，在家居建材、金属防腐、地坪涂装等领域得到广泛应用，但因其树脂分子中引入亲水性基团，导致其涂层不耐水，易起泡、开裂和剥落。对水性聚氨酯涂料进行超疏水化改性，不仅能改善其涂层耐水性差、耐候性不足的问题，还能够赋予其自清洁、防污、防腐等更多功能性，对其高性能化发展具有重要意义。
2、低表面能物质与表面粗糙结构是实现超疏水性的两个必要条件。然而，一方面低表面能物质与水的表能差异极大，难以在水中分散，低表面能与水性涂料之间的这一矛盾严重限制了超疏水涂料的水性化发展。另一方面，表面粗糙结构一旦受到外力破坏，涂层的超疏水性能极易降低甚至丧失，导致现有超疏水涂料的耐久性能较差，是阻碍其商业化应用的重要因素。通过自修复设计，可以延长超疏水涂层的使用寿命。例如cn 110358435a，cn116606590b，cn 101791608a等专利，通过引入自修复高分子材料或热塑性树脂类成膜剂，实现超疏水涂层的自修复性。但这类超疏水涂层必须采用有机试剂对自修复高分子进行溶解分散，而且自修复功能仅局限于受损涂层表面化学物质的自修复，而对于粗糙结构破坏严重的表面，则无法实现自修复。针对上述问题，亟需设计制备一种兼
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用。该方法首先将经疏水改性的纳米粒子填充在硅藻土的孔洞中形成硅藻土胶囊，巧妙利用硅藻土表面的亲水性将其均匀分散在水性聚氨酯乳液中，得到可均匀、稳定分散的超疏水水性聚氨酯涂料。该超疏水水性聚氨酯涂料涂敷在基材表面，包覆在硅藻土孔洞内的疏水改性纳米粒子通过砂纸摩擦即可实现动态释放，以同步实现表面微纳粗糙结构的构建与低表面能物质的释放，赋予涂层超疏水性。该方法极为简单、省时，不需要复杂的设备与步骤，更重要的是，涂层对于机械磨损具有优异的耐受能力，当表面超疏水性因光、热等因素下降时，通过简单摩擦即可重新恢复超疏水性。
2、本专利技术第一个目的是提供一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，所述涂料包括以下质量百分比的组分：
3、疏水改性纳米粒子5 wt.%～15 wt.%，多孔硅藻土15 wt.%～20 wt.%，水性聚氨酯30 wt.%～60 wt.%，余量为水，各组分的质量百分比之和为100%；
4、所述疏水改性纳米粒子是将纳米粒子经疏水改性而制得；
5、所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氢氧化钙、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米氢氧化镁、纳米四氧化三铁粒子、银纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子、聚四氟乙烯纳米球、聚偏氟乙烯纳米球、纤维素纳米晶中的一种或多种。
6、优选地，所述疏水改性纳米粒子的粒径为10~100 nm；所述多孔硅藻土的粒径为20~60 μm，孔径为500 nm~2 μm。
7、优选地，疏水改性纳米粒子是按照以下步骤制得：
8、将纳米粒子超声分散在含有乙醇、水及氨水的混合溶液中后，加入含氟硅烷偶联剂，进行搅拌反应，即得疏水改性的纳米粒子；
9、所述混合溶液中乙醇体积占比为70~90%，水的体积占比为5~20%，氨水体积占比为2~10%，其中，乙醇、水及氨水的体积占比之和为100%；
10、其中，搅拌反应时，搅拌温度为20~60℃，搅拌时间为5-10 h。
11、优选地，所述含氟硅烷偶联剂为全氟化三甲氧基硅烷、全氟化三乙氧基硅烷、全氟化三氯硅烷中的一种或多种；所述含氟硅烷偶联剂添加量为0.5-2 wt.%。
12、优选地，所述水性聚氨酯为阴离子水性聚氨酯、阳离子水性聚氨酯或非离子水性聚氨酯。
13、本专利技术第二个目的是提供一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
14、将疏水纳米粒子均匀分散在乙酸乙酯中，同时加入多孔硅藻土并搅拌，离心分离，制得包覆有疏水纳米粒子的硅藻土胶囊；
15、将水性聚氨酯均匀分散于水中，得到水性聚氨酯乳液；
16、将硅藻土胶囊加入至水性聚氨酯乳液中，于常温常压下搅拌混合，即得可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料。
17、优选地，所述加入多孔硅藻土并搅拌时，包括：搅拌温度为20~60℃，搅拌时间为2~5 h。
18、本专利技术第三个目的是提供一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料在基材表面磨擦修复中的应用。
19、本专利技术第四个目的是提供一种具有磨擦修复性能的超疏水涂层，将可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料涂覆于基材上而制得。
20、本专利技术第五个目的是提供一种磨擦修复性能的超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
21、将可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料采用喷涂、刷涂或浸涂方法涂覆于基材上，经干燥固化后，经砂纸打磨后硅藻土中包覆的疏水改性纳米粒子暴露，即可得到具有磨擦修复性能的超疏水涂层；其中，所述基材包括木材、纸张、金属、混凝土、玻璃、塑料、橡胶或纤维织物。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术提供了一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用，本专利技术提供的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料兼具水性环保与耐摩擦可修复性，其制备方法简便，制备过程中巧妙地利用了硅藻土的多孔结构将疏水纳米粒子包覆其中，同时硅藻土表面的亲水结构赋予了其在水性体系中均匀、稳定分散的能力，可以实现与水性聚合物乳液的均匀混合。所制备的超疏水复合涂层具有优异的耐机械磨损与耐老化性，磨损之后不仅不会破坏超疏水性能，反而能够增强粗糙度并释放疏水粒子，而且因不可抗因素导致表面超疏水性降低时，通过简单磨擦即可得到恢复，这有效解决了超疏水涂层耐用性差的问题。
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1.一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料包括以下质量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述疏水改性纳米粒子的粒径为10~100 nm；所述多孔硅藻土的粒径为20~60 μm，孔径为500 nm~2 μm。
3.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，疏水改性纳米粒子是按照以下步骤制得：
4.根据权利要求3所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述含氟硅烷偶联剂为全氟化三甲氧基硅烷、全氟化三乙氧基硅烷、全氟化三氯硅烷中的一种或多种；所述含氟硅烷偶联剂添加量为0.5-2 wt.%。
5.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯为阴离子水性聚氨酯、阳离子水性聚氨酯或非离子水性聚氨酯。
6.一种权利要求1~5任一项所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在
8.一种权利要求1~5任一项所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料在基材表面磨擦修复中的应用。
9.一种具有磨擦修复性能的超疏水涂层，其特征在于，将权利要求1~5任一项所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料涂覆于基材上而制得。
10.一种权利要求9所述的磨擦修复性能的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料包括以下质量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述疏水改性纳米粒子的粒径为10~100 nm；所述多孔硅藻土的粒径为20~60 μm，孔径为500 nm~2 μm。
3.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，疏水改性纳米粒子是按照以下步骤制得：
4.根据权利要求3所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述含氟硅烷偶联剂为全氟化三甲氧基硅烷、全氟化三乙氧基硅烷、全氟化三氯硅烷中的一种或多种；所述含氟硅烷偶联剂添加量为0.5-2 wt.%。
5.根据权利要求1所述的可磨擦修复的超疏水水性聚氨酯涂料，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋飞，冯蕊，张荣港，王芳，王玉忠，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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