一種抗磨損的聚硫超疏水涂層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚硫超疏水涂層的制備方法，屬于涂料技術領域。
【背景技術】
[0002]超疏水涂層指與水滴接觸角大于150°的涂層，超疏水涂層具有自清潔、防水、防冰雪粘覆功能，在日常生活、工業(yè)領域具有應用前景，超疏水涂層具有高度粗糙結構，超疏水表面遭受摩擦時，實際上由表面的微米或納米微凸起承載壓力與剪切作用，表面微凸所承載壓強與剪切應力遠遠大于表觀壓強與剪切應力，從而導致表面粗糙結構因應力集中而損壞，最終導致超疏水功能失效。因此，超疏水表面在使用過程中易于遭受磨損而失效。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工藝簡單、投資成本低、容易施工、工作性能優(yōu)良的聚硫超疏水涂層的制備方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種抗磨損的聚硫超疏水涂層的制備方法，其特征在于制備方法采用以下二個步驟:
1)將液體聚硫橡膠、甲苯二異氰酸酯和乙酸乙酯進行預聚，合成得到聚硫聚氨酯預聚體溶液；將上述的聚硫聚氨酯預聚體溶液攪拌、滴加到二乙烯三胺的乙醇溶液中，擴鏈得到聚硫粉末橡膠分散液；
2)將上述的聚硫粉末橡膠分散液與環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51的乙酸乙酯溶液、氨基硅油、三乙烯四胺、攪拌均勻得到噴涂液，用噴槍噴涂于基體上，固化，基體表面形成有序微凸結構，即超疏水涂層。
[0005]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，在步驟I)中，液體聚硫橡膠與甲苯二異氰酸酯的質量比為
1.45:1~1.9:1，聚硫聚氨酯預聚體溶液中乙酸乙酯的質量含量為87%~90%，二乙烯三胺的乙醇溶液中二乙烯三胺的質量含量為0.8%-1.2%，二乙烯三胺的乙醇溶液與聚硫聚氨酯預聚體溶液質量比為1.11:1-1.25:1ο
[0006]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，在步驟2)中，環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51的乙酸乙酯溶液中F-51質量濃度為10%，聚硫粉末橡膠分散液與環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51的乙酸乙酯溶液的質量比為:3.2:1~4.0:1，噴涂液中三乙烯四胺的質量濃度為0.3%，氨基硅油的質量濃度為0.42%。
[0007]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，步驟I)中，將液體聚硫橡膠、甲苯二異氰酸酯和乙酸乙酯進行預聚，于60°C下預聚I小時。
[0008]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，步驟I)中，攪拌速度為300轉每分鐘~500轉每分鐘。
[0009]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，步驟2)中，所述的固化過程為20°C下固化12小時。
[0010]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，步驟I)中，二乙烯三胺的乙醇溶液中二乙烯三胺的質量含量為1%。
[0011]作為對本技術方案的進一步改進，本發(fā)明的一種具有抗磨損性能的聚氨酯超疏水涂層的制備方法，步驟2)環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51的乙酸乙酯溶液中F-51質量濃度為10%，聚硫粉末橡膠分散液與環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51的乙酸乙酯溶液的比例為:3.2:1~4.0:1，噴涂液中三乙烯四胺的質量濃度為0.3%，氨基硅油的質量濃度為0.42%。
[0012]本發(fā)明所述的基體為玻璃、金屬、木材、陶瓷基體。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于:
1、所制備的超疏水涂層為聚硫橡膠組成，涂層具有抗磨損性能:按美國材料與試驗協(xié)會標準ASTM D 968-05 (落沙磨蝕法測定有機涂層耐磨性的試驗)進行耐磨損性能測試，結果表明，涂層經4公斤石英砂從高度為960毫米、內徑為20毫米導管落下對涂層進行磨損試驗后。涂層與水靜止接觸角仍保持在150°以上。本技術方案的超疏水表面涂層為彈性體材料，訪彈性體材料是聚合物材料中力學性能獨特的新材料。相對現(xiàn)有技術的塑性材料與脆性材料，本技術方案由彈性材料構建的超疏水表面在耐磨損性能方面更有優(yōu)勢:在遭受壓力時，彈性微凸被擠入相鄰的凹谷，在遭受剪切作用力時，彈性微凸會倒伏、填入相鄰的凹谷，表面變成相對平滑、受力面積增加，在外力回撤后，彈性形變可以回復。但是彈性體在固化前具有流動性，無法自動形成微觀有序結構，形成的涂層是光滑的，不具備超疏水性能。本發(fā)明的技術方案將噴涂液噴涂于基體固化后形成超疏水涂層，涂層表面具有由聚硫粉末橡膠構成的微觀有序的微凸，同時通過粉末橡膠與環(huán)氧樹脂的固化反應將聚氨酯微凸固定在基體表面。
[0014]2、聚硫橡膠具有良好的耐低溫性能，耐老化性能，因此本發(fā)明的超疏水涂層具有良好的抗磨損性能，耐低溫、耐老化性能，涂裝方法采用噴涂，容劑采用乙酸乙酯和乙醇，施工過程無刺激性氣味，相對于現(xiàn)有技術，本技術方案突出的技術特點在于:實施方法簡便可行，工藝簡單，生產成本低，可室溫固化，可加工大面積、異形試件表面，并可適用于室外施工等特點。
[0015]3、相對于現(xiàn)有技術，本方法所采用的噴涂液組分混合前反應活性低，與環(huán)境中的水分、空氣不發(fā)生化學反應，性質穩(wěn)定，儲存期長；且本技術方案的組分，生產成本更低，便于大規(guī)模工業(yè)化運輸、儲存及應用。
[0016]4、現(xiàn)有技術中的超疏水涂層在涂覆固化過程中，大都需要高溫預處理或高溫固化處理，上述溫度要求一般為本技術方案固化處理溫度的4 一 10倍，高溫環(huán)境處理過程一是增加了處理成本；二是高溫條件由于溫度過高，對環(huán)境溫度的要求限制了上述超疏水涂層的工業(yè)生產及利用。
[0017]5、本發(fā)明通過前期加式，得到噴涂液，該噴涂液可利用用噴槍噴涂于基體上，固化，基體表面形成有序微凸結構，即超疏水涂層。噴涂工藝相對于對比技術方案的浸泡、涂抹工藝，明顯具有工藝簡單，生產成本低，可加工大面積、異形試件表面或大體積的基體，且室外施工方便，且該涂層可以適用于玻璃、金屬、木材、陶瓷基體。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例1超疏水涂層磨損前微觀結構。
[0019]圖2是本發(fā)明實施例1超疏水涂層磨損后微觀結構。
[0020]圖3是本發(fā)明實施例1超疏水涂層上磨損前的水滴的形態(tài)。
[0021]圖4是本發(fā)明實施例1超疏水涂層上磨損后的水滴的形態(tài)。
[0022]圖5是本發(fā)明實施例2超疏水涂層上磨損前的水滴的形態(tài)。
[0023]圖6是本發(fā)明實施例2超疏水涂層上磨損后的水滴的形態(tài)。
[0024]圖7是本發(fā)明實施例3超疏水涂層上磨損前的水滴的形態(tài)。
[0025]圖8是本發(fā)明實施例3超疏水涂層上磨損后的水滴的形態(tài)。
[0026]圖9是本發(fā)明實施例3超疏水涂層上磨損前的水滴的形態(tài)。
[0027]圖10是本發(fā)明實施例3超疏水涂層上磨損后的水滴的形態(tài)。
【具體實施方式】
[0028]實施例一:
步驟I):稱取1.45克液體聚硫橡膠與I克甲苯二異氰酸酯以及20克乙酸乙酯置于圓底燒瓶，于60°C反應I小時后，得到聚硫聚氨酯預聚體溶液，將聚硫聚氨酯預聚體溶液緩慢滴加到28.06克質量濃度為1.0% 二乙烯三胺的乙醇溶液中，滴加過程中保持每分鐘300轉的攪拌速度，得到聚硫粉末橡膠分散液；