有机聚硅氧烷超疏水涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料制备技术领域，特别涉及一种有机聚硅氧烷超疏水涂料及其制备方法。

背景技术：

超疏水涂层材料由于其特殊的表面非润湿性而受到人们广泛的关注，在自清洁、防污、防冰、防腐蚀、减阻等领域具有广阔的应用前景。

目前超疏水涂层的制备方法很多，大量不同类型超疏水涂层被制备出来。不过针对实际应用，报道的绝大多数制备方法需要特殊的设备、复杂的过程，而且制备过程中使用了大量有机挥发性溶剂，导致其只适用于实验室研究。此外，传统高分子聚合物涂层在受热、户外应用时容易失去超疏水特性，导致材料的稳定性不够好，难以工业化应用。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种有机聚硅氧烷超疏水涂料及其制备方法，聚硅氧烷主链不易被紫外光和臭氧分解，具有很好的热稳定性、耐候能力，而且本方法操作简单、聚合速度快、无需使用任何溶剂，节能环保。

技术方案：本发明提供了一种有机聚硅氧烷超疏水涂料，该涂料中有机硅烷前躯体的分子式为：r3si-x-sir3，该式中的x为cnh2n的碳链基团，其中n为2、4、6、8、10或12，r为cl、och3或och2ch3。

本发明还提供了一种有机聚硅氧烷超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：室温下，将一定比例的分子式为r3si-x-sir3的有机硅烷前驱体与聚二甲基硅氧烷混合，搅拌混合均匀后，加入光产酸剂，搅拌溶解后，在基底上喷涂成膜；置于灯下照射预设时间，得到所述有机聚硅氧烷超疏水涂料；在所述分子式为r3si-x-sir3的有机硅烷前驱体中，式中的x为cnh2n的碳链基团，其中n为2、4、6、8、10或12，r为cl、och3或och2ch3。

优选地，所述有机硅烷前驱体与所述聚二甲基硅氧烷之间的质量比为2~10：1。

优选地，所述有机硅烷前驱体、所述聚二甲基硅氧烷以及所述光产酸机之间的质量比为1~10：1：0.05~0.5。

优选地，所述聚二甲基硅氧烷为甲氧基och3封端，平均分子量为550g/mol。

优选地，所述的灯为具有特定波长的发光二极管，波长为320nm、365nm或405nm。

优选地，所述发光二极管的功率为0.1~20mw/cm²；优选0.5mw/cm²、2mw/cm²、5mw/cm²、10mw/cm²。

优选地，所述的光产酸剂为二苯基碘鎓六氟磷酸盐（dh）、4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘六氟磷酸盐（i250）、2-甲基-α-[2-[[丙磺酰基]亚胺]-3(2h)-噻吩亚甲基-苯乙腈（pag103）、二苯基-（4-苯基硫）苯基锍六氟磷酸盐(uv6992)或4-辛氧基二苯基碘鎓六氟锑酸盐（opha）。

优选地，所述基底为玻璃、硅片、马口铁、铝合金、聚碳酸酯、滤纸或织布。

优选地，在所述灯下照射的预设时间为10~60min，优选15min、30min、45min或60min。

有益效果：本发明中将有机硅烷前驱体、聚二甲基硅氧烷与光产酸剂直接混合搅拌均匀后，喷涂到基底上得到有机硅液态涂层；然后光照光解光产酸剂产生超强酸引发有机硅烷前驱体中si-cl、sioch3或sioch2ch3的水解缩合反应，即得有机聚硅氧烷超疏水涂层。其中，聚二甲基硅氧烷通过封端的sioch3基团与有机硅烷前驱体中的si-cl、sioch3或sioch2ch3水解共缩聚反应，存在于有机聚硅氧烷骨架中，由于其低表面能特性，结合涂层表面的粗糙结构，使得所得的有机聚硅氧烷具有超疏水性能。

本发明提供的制备方法与现有技术相比，只需简单混合有机硅烷前驱体和光产酸剂，无需使用溶剂，而且在没有光照的情况下，配方溶液非常稳定；涂层的制备只需简单光照10~60min，具有绿色环保、简单高效、可广泛应用于不同材质的基底等优点；本发明中的超疏水涂层具有耐热、耐候性能优异，在自清洁材料、防腐蚀涂层等方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例2中涂层表面的扫描电镜图和水接触角图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

将1,6-双（三氯硅基）己烷（cl3si-c6h12-sicl3）9g与聚二甲基硅烷1g搅拌混合均匀，再加入4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘六氟磷酸盐（i250）0.2g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，320nm的led灯光照10min，led的功率为20mw/cm²，得到有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。

实施方式2：

将1,6-双（三甲氧硅基）己烷[(ch3o)3si-c6h12-si(och3)3]7.5g与聚二甲基硅烷2.5g搅拌混合均匀，再加入2-甲基-α-[2-[[丙磺酰基]亚胺]-3(2h)-噻吩亚甲基-苯乙腈（pag103）0.05g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，405nm的led灯光照30min，led的功率为0.5mw/cm²，得到有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。该涂料的涂层表面的扫描电镜图和水接触角图如图1所示，可见得到的有机聚硅氧烷超疏水涂层的表面粗糙，水接触角156°。

实施方式3：

将1,2-双（三甲氧硅基）乙烷[(ch3o)3si-c2h4-si(och3)3]8g与聚二甲基硅烷2g搅拌混合均匀，再加入4-辛氧基二苯基碘鎓六氟锑酸盐（opha）0.1g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，365nm的led灯光照30min，led的功率为2mw/cm²，得到有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。

实施方式4：

将1,8-双（三甲氧硅基）辛烷[(ch3o)3si-c8h16-si(och3)3]7g与聚二甲基硅烷3g搅拌混合均匀，再加入2-甲基-α-[2-[[丙磺酰基]亚胺]-3(2h)-噻吩亚甲基-苯乙腈（pag103）0.1g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，405nm的led灯光照30min，led的功率为0.5mw/cm²，得到有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。

实施方式5：

将1,10-双（三甲氧硅基）葵烷[(ch3o)3si-c10h20-si(och3)3]6g与聚二甲基硅烷4g搅拌混合均匀，再加入2-甲基-α-[2-[[丙磺酰基]亚胺]-3(2h)-噻吩亚甲基-苯乙腈（pag103）0.2g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，405nm的led灯光照30min，led的功率为5mw/cm²，得到有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。

实施方式6：

将1,12-双（三乙氧硅基）十二烷[(ch3ch2o)3si-c12h24-si(och2ch3)3]6.5g与聚二甲基硅烷3.5g搅拌混合均匀，再加入2-甲基-α-[2-[[丙磺酰基]亚胺]-3(2h)-噻吩亚甲基-苯乙腈（pag103）0.5g，完全溶解后在基底上喷涂成膜，405nm的led灯光照60min，led的功率为10mw/cm²，得到一种有机聚硅氧烷超疏水涂层，结果见表1。

表1有机聚硅氧烷超疏水涂层水接触角测试结果

注：接触角测试采用德国krüss公司产dsa25型全自动视频接触角测量仪，取平行测试三次的平均值。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。