本發(fā)明屬于超疏水涂料，具體涉及一種超疏水涂料及其制備方法、超疏水涂層和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、超疏水涂料是一種具有特殊表面性質(zhì)的涂料，其固體涂膜的水接觸角>150°、滾動角<10°。基于其特有的性能，超疏水涂層在自清潔、油水分離、防覆冰、防腐蝕等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在實際使用過程中，超疏水涂層表面很容易遭到破壞，一是紫外線引起的化學(xué)損傷，二是服役過程中的磨損，碰撞導(dǎo)致的物理損傷，嚴(yán)重影響涂層的超疏水性能和服役壽命。因此，傳統(tǒng)的超疏水涂層已經(jīng)難以滿足實際應(yīng)用的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對目前超疏水涂料不能進行損傷自預(yù)警、自修復(fù)的問題，提供一種超疏水涂料及其制備方法、超疏水涂層和應(yīng)用。

2、在一些實施方式中，提供一種超疏水涂料，其包括含有diels-alder鍵的聚合物基體以及分散在所述聚合物基體中的微膠囊和超疏水性納米粒子，

3、所述微膠囊包括芯材以及包覆所述芯材的囊壁；

4、所述芯材包括低表面能物質(zhì)和熒光染料；

5、所述超疏水性納米粒子為利用改性劑對疏水性納米粒子進行改性制備得到。

6、在一些實施方式中，所述的超疏水涂料滿足如下特征中的一項或多項：

7、（1）所述低表面能物質(zhì)為1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)甲基二乙氧基硅烷等氟化烷基硅烷中的一種或多種；

8、（2）所述熒光染料為異硫氰酸熒光素、2’,7’-二氯熒光素、2’,7’-二氟熒光素、結(jié)晶紫內(nèi)酯具有熒光特性的有機小分子中的一種或多種；

9、（3）所述疏水性納米粒子為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁和納米氧化鋅中的一種或多種；

10、（4）所述改性劑為甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基氯硅烷和聚二甲基硅氧烷中的一種或多種；

11、（5）所述微膠囊的囊壁的制備原料包括聚合物預(yù)聚物、含有酯基和苯環(huán)的有機溶劑、尿素、氯化銨、苯酚類有機物、馬來酸酐共聚物；

12、（6）所述含有diels-alder鍵的聚合物基體為含有diels-alder鍵的聚氨酯、含有diels-alder鍵的環(huán)氧樹脂和含有diels-alder鍵的丙烯酸酯中的一種或多種；

13、（7）所述微膠囊、所述超疏水性納米粒子和所述含有diels-alder鍵的聚合物基體的質(zhì)量比為（0.05~0.5）：（0.5~2）：（1.5~2）；

14、（8）所述微膠囊的直徑為10μm?~100?μm；

15、（9）所述超疏水性納米粒子的粒徑為10nm~800nm。

16、在一些實施方式中，所述微膠囊的制備方法包括步驟：

17、將尿素、氯化銨、苯酚類有機物、馬來酸酐共聚物和水混勻，調(diào)節(jié)ph為2~4，得到第一溶液；

18、將熒光染料、聚合物預(yù)聚物、低表面能物質(zhì)和含有酯基和苯環(huán)的有機溶劑混勻，得到第二溶液；

19、將所述第二溶液與所述第一溶液混合，進行第一反應(yīng)，加入甲醛，進行第二反應(yīng)，水洗，干燥，制得所述微膠囊。

20、在一些實施方式中，所述微膠囊的制備方法滿足如下特征中的一項或多項：

21、（1）尿素、氯化銨、苯酚類有機物、馬來酸酐共聚物和水的質(zhì)量比為（0.1~2）：（0.01~0.2）：（0.01~0.2）：（1~5）：（40~80）；

22、（2）熒光染料、聚合物預(yù)聚物、低表面能物質(zhì)、含有酯基和苯環(huán)的有機溶劑的質(zhì)量比為（0.02~0.05）:（0.8~1）:（10~20）:（5~10）；

23、（3）第一溶液和第二溶液的體積比（5~7）:（2~3）；

24、（4）甲醛與第二溶液的體積比（1~1.5）:（10~15）；

25、（5）進行所述第一反應(yīng)在轉(zhuǎn)速為400rpm~800rpm條件下進行，進行所述第一反應(yīng)的時間為10?min~15?min；

26、（6）進行所述第二反應(yīng)的時間為4h~5?h。

27、在一些實施方式中，所述超疏水性納米粒子的制備方法包括如下步驟：

28、將疏水性納米粒子分散于醇溶劑中，加入改性劑，進行第三反應(yīng)，醇清洗，干燥，制得超疏水性納米粒子；

29、在一些實施方式中，所述超疏水性納米粒子的制備方法滿足如下特征中的一項或多項：

30、（1）所述將疏水性納米粒子分散于醇溶劑步驟中，所述疏水性納米粒子的終濃度為0.05g/ml?~0.25?g/ml；

31、（2）所述將疏水性納米粒子分散于醇溶劑中，加入改性劑步驟中，所述改性劑的終濃度為0.05?g/ml?~0.1?g/ml；

32、（3）進行所述第三反應(yīng)的溫度為20℃~60℃；

33、（4）進行所述第三反應(yīng)的時間為5h~15?h；

34、（5）所述第三反應(yīng)在轉(zhuǎn)速為300rpm~800?rpm條件下進行。

35、在一些實施方式中，所述含有diels-alder鍵的聚合物基體的制備方法包括：利用包括含有雙鍵的呋喃端聚合物預(yù)聚物和馬來酰亞胺的原料進行環(huán)加成反應(yīng)。

36、在一些實施方式中，提供一種超疏水涂料的制備方法，將包括微膠囊、超疏水性納米粒子和含有diels-alder鍵的聚合物基體的原料進行混合，制備得到所述的超疏水涂料。

37、在一些實施方式中，提供所述的超疏水涂料或所述的制備方法制備得到的超疏水涂料在制備具有自預(yù)警和自修復(fù)功能的超疏水涂層中的應(yīng)用。

38、在一些實施方式中，提供一種具有自預(yù)警和自修復(fù)功能的超疏水涂層，所述涂層包含所述的超疏水涂料或由所述的制備方法制備得到的超疏水涂料的原料固化得到。

39、利用提供的超疏水涂料制備得到的超疏水涂層能夠?qū)崿F(xiàn)損傷自預(yù)警和自修復(fù)。當(dāng)涂層受損后，損傷區(qū)域會出現(xiàn)明顯的熒光預(yù)警信號，熒光信號的強弱也反應(yīng)了涂層損傷的嚴(yán)重程度。同時，涂層損傷導(dǎo)致微膠囊破裂，進而釋放低表面能物質(zhì)，能夠有效恢復(fù)涂層的超疏水性。熱處理后，da鍵會斷裂并重新連接，進而修復(fù)涂層的結(jié)構(gòu)損傷。本發(fā)明制備的超疏水涂層不僅能夠預(yù)警涂層損傷，還能夠同時恢復(fù)涂層的超疏水性和結(jié)構(gòu)損傷，有效提升了材料的耐久性和使用壽命，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

技術(shù)特征：

1.一種超疏水涂料，其特征在于，包括含有diels-alder鍵的聚合物基體以及分散在所述聚合物基體中的微膠囊和超疏水性納米粒子，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，滿足如下特征中的一項或多項：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超疏水涂料，其特征在于，所述微膠囊的制備方法包括步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超疏水涂料，其特征在于，所述微膠囊的制備方法滿足如下特征中的一項或多項：

5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的超疏水涂料，其特征在于，所述超疏水性納米粒子的制備方法包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超疏水涂料，其特征在于，所述超疏水性納米粒子的制備方法滿足如下特征中的一項或多項：

7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述的超疏水涂料，其特征在于，所述含有diels-alder鍵的聚合物基體的制備方法包括：利用包括含有雙鍵的呋喃端聚合物預(yù)聚物和馬來酰亞胺的原料進行環(huán)加成反應(yīng)。

8.一種超疏水涂料的制備方法，其特征在于，將包括微膠囊、超疏水性納米粒子和含有diels-alder鍵的聚合物基體的原料進行混合，制備得到權(quán)利要求1~7任一項所述的超疏水涂料。

9.權(quán)利要求1~7任一項所述的超疏水涂料或權(quán)利要求8所述的制備方法制備得到的超疏水涂料在制備具有自預(yù)警和自修復(fù)功能的超疏水涂層中的應(yīng)用。

10.一種具有自預(yù)警和自修復(fù)功能的超疏水涂層，其特征在于，所述涂層包含權(quán)利要求1~7任一項所述的超疏水涂料或由權(quán)利要求8所述的制備方法制備得到的超疏水涂料的原料固化得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種超疏水涂料及其制備方法、超疏水涂層和應(yīng)用。提供的超疏水涂料包括含有Diels?Alder鍵的聚合物基體以及分散在所述聚合物基體中的微膠囊和超疏水性納米粒子，所述微膠囊包括芯材以及包覆所述芯材的囊壁；所述芯材包括低表面能物質(zhì)和熒光染料；所述超疏水性納米粒子為利用改性劑對疏水性納米粒子進行改性制備得到。利用提供的超疏水涂料制備得到的超疏水涂層能夠?qū)崿F(xiàn)損傷自預(yù)警和自修復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：吳慧鋒,黃增浩,朱登杰,廖永力,何錦強,吳莉琳,汪皓
受保護的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10