一種多羥基聚硅氧烷及耐磨超疏水涂層及制備方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于超雙疏材料領(lǐng)域，特別涉及一種多羥基聚硅氧烷及耐磨超疏水涂層及制備方法。【
背景技術(shù)：
】[0002]荷葉效應(yīng)是植物在進(jìn)化的過程中演變出來的適應(yīng)大自然的奇異效應(yīng)。表征表面潤濕行為的最主要的參數(shù)是接觸角，根據(jù)接觸角的范圍可以將表面分為超親水表面、超疏水表面、超親油表面、超疏油表面。其中如果表面對(duì)水的靜態(tài)接觸角小于10°，稱之為超親水表面，如果表面擁有大于150°的接觸角，稱之為超疏水表面。如果表面對(duì)油擁有大于150°的接觸角，可認(rèn)為是超疏油表面。如果表面既具有超疏水性，又有超疏油性能，則稱之為超雙疏表面。[0003]超疏水表面由于其獨(dú)特的疏水性能，可應(yīng)用于很多方面。超疏水表面擁有自清潔功能而可用于太陽能發(fā)電電板的表面，這樣可以保證在室外的條件下太陽能發(fā)電電板的發(fā)電效率;超疏水表面可以應(yīng)用到一些需要保持清潔的鏡面，這樣可以大大的減少勞動(dòng)力的損耗;超疏水表面可以應(yīng)用到電線或者高壓電網(wǎng)上構(gòu)筑超疏水表面，可避免電線在冰暴或者雪暴天氣表面形成冰凍層，從而引起短路導(dǎo)致大范圍斷電工廠停產(chǎn)，甚至導(dǎo)致鐵路等交通運(yùn)輸線路的中斷。[0004]為了制備性能良好又實(shí)用的超疏水表面材料，許多研究者進(jìn)行了大量的研究工作。TongLin團(tuán)隊(duì)在"Superstrong,ChemicallyStable,SuperamphiphobicFabricsfromParticle-FreePolymerCoatings，H.Zhou，H.X.Wang，H.T.Niu，J.Fang，Y.Zhao，T.Lin，Superstrong,ChemicallyStable，SuperamphiphobicFabricsfromParticle-FreePolymerCoatings.AdvMaterInterfaces2,（2015)"中米用將十七氣癸基三乙氧基娃焼和聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)溶解在混合溶劑丙酮和N，N-二甲基甲酰胺中，然后用配好的溶液來處理織物表面，獲得了具有超雙疏的表面XaihongXu在"Highlytransparentanddurablesuperhydrophobichybridnanoporouscoatingsfabricatedfrompolysiloxane，D.Wang，Z.Zhang，Y.Li，C.Xu，Highlytransparentanddurablesuperhydrophobichybridnanoporouscoatingsfabricatedfrompolysiloxane.ACSappliedmaterials&interfaces6，10014-10021(2014)"中米用聚甲基氫娃氧焼和聚乙稀基硅氧烷在聚二甲基硅氧烷作為制孔劑的條件下，采用燒結(jié)的作用在玻璃的表面制備透明的超疏水表面。這種方法不采用含氟物質(zhì)制備超疏水表面，使用過程中不存在潛在的危害，但是燒結(jié)的處理過程不利于此項(xiàng)技術(shù)的普及DGuojunLiu教授在"Fluorine-FreeAnti-SmudgePolyurethaneCoatings.AngewandteChemie，M·Rabnawaz，G·Liu，H·Hu，F(xiàn)luorine-FreeAnti-SmudgePolyurethaneCoatings.AngewandteChemie127,1-7(2015)"中采用了一端為羥基封端的聚二甲基硅氧烷通過化學(xué)改性將其接枝到含羥基的聚合物上，然后在將其和六亞甲基二異氰酸酯溶解在四氫呋喃溶劑中，得到的溶液用來處理玻璃表面，得到耐磨透明的超疏水材料AuojunLiu教授是借助于聚二甲基硅氧烷中的甲基可以提供一個(gè)低表面能層，將其接枝到聚合物的表面，獲得一種超疏水的表面，而且借助于異氰酸酯形成的聚氨酯具有很強(qiáng)的粘結(jié)作用，但是還有待進(jìn)一步的優(yōu)化。[0005]聚硅氧烷的化合物由于硅氧鍵的鍵長比碳碳鍵的鍵長長，這樣聚硅氧烷的化合物具有很低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及在很高的聚合度的條件下，依然保持可以流動(dòng)的高粘度的液體狀態(tài)。因此，利用聚硅氧化合物來制備超疏水涂層就不能不考慮硅氧烷是一種柔性鏈。而GuojunLiu教授是以一種接枝的方式接枝到聚合物的主鏈上，然后同樣是聚合物中的輕基和異氰酸酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)在表面形成一種納米超疏水涂層，也就是說，一端為羥基封端的聚二甲基硅氧烷并沒有在交聯(lián)體系結(jié)構(gòu)中被固定下來，這樣當(dāng)極性大的液體接觸到表面時(shí)，柔性的硅氧結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生擾動(dòng)而不能形成一個(gè)穩(wěn)定的超疏水表面。[0006]因此，開發(fā)一種可以將聚硅氧烷結(jié)構(gòu)固定在基材表面的無氟含硅氧烷結(jié)構(gòu)的聚氨酯制備耐磨超疏水材料成為表面材料改性的發(fā)展方向?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種多羥基聚硅氧烷。[0008]本發(fā)明另一目的在于提供上述多羥基聚硅氧烷的制備方法。[0009]本發(fā)明的再一目的在于提供上述多羥基聚硅氧烷構(gòu)筑的耐磨超疏水聚氨酯涂層。該耐磨超疏水聚氨酯涂層具有性能優(yōu)良的耐磨性和透明性。[0010]本發(fā)明再一目的在于提供上述耐磨超疏水聚氨酯涂層的制備方法。[0011]本發(fā)明再一目的在于提供上述耐磨超疏水聚氨酯涂層應(yīng)用。[0012]本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：[0013]一種多羥某聚砷氣烷，結(jié)構(gòu)式如下式（1)所示：[0014][0015]其中A、B、C均可以為氫、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苯甲基或苯乙基中的一種，A、B、C可以相同也可以不同；η為1~20的整數(shù)，m為0~1的整數(shù);R為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苯甲基或苯乙基中的至少一種;X為1~100的整數(shù)，y為1~100的整數(shù)。[0016]上述的多羥基聚硅氧烷主要以末端帶有雙鍵的烯醇和聚甲基氫硅氧烷為原料，通過一系列反應(yīng)制備得到，具體包括以下步驟：[0017](1)將末端帶有雙鍵的烯醇溶解在溶劑中，加入堿形成混合溶液，然后再加入帶有保護(hù)基團(tuán)的X，反應(yīng)，將所得反應(yīng)物離心，洗滌，得末端帶有保護(hù)基團(tuán)的雙鍵單體，反應(yīng)式如下；[0018][0019](2)將步驟（1)中得到的末端帶有保護(hù)基團(tuán)的雙鍵單體與聚甲基氫硅氧烷加入到溶劑中，在催化劑的作用下發(fā)生接枝反應(yīng)，將所得反應(yīng)產(chǎn)物純化，然后，將純化后的反應(yīng)產(chǎn)物加入到溶劑中，在酸或堿存在條件下發(fā)生水解反應(yīng)，得多羥基聚硅氧烷。[0020]反應(yīng)式如下：[00211[OGzz」少驟仴1禾獷港團(tuán)的ΛΡ」以刀二〒港風(fēng)性阮、叔」港一〒港風(fēng)性阮、叔丁基二苯基氯硅烷、三異丙基氯硅烷、三苯基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷、叔丁基^甲基漠硅烷、叔丁基^苯基漠硅烷、二異丙基漠硅烷、二苯基漠硅烷、二乙基漠硅烷、二甲基碘硅烷、叔丁基二甲基碘硅烷、叔丁基二苯基碘硅烷、三異丙基碘硅烷、三苯基碘硅烷、三乙基碘硅烷、氯化芐、溴化芐、碘化芐、對(duì)甲氧基氯化芐、對(duì)甲氧基溴化芐和對(duì)甲氧基碘化芐中的至少一種。[0023]步驟（1)所述的堿可為三乙胺(TEA)、1，5-二氮二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、磷化氫、三丁基膦(TBP)、二甲基苯基膦、三苯基膦、甲基二苯基膦、己胺、二丙胺、N，N-二異丙基乙胺(DIPEA)、二甲基氨基吡啶(DMAP)、磷酸叔丁基苯二苯酯(MDPP)、咪唑、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉和碳酸氫鉀中的至少一種。[0024]步驟(1)所述的混合溶液的溫度為-5~5°C。[0025]步驟(1)所述的加入帶有保護(hù)基團(tuán)的X是指以滴加的方式滴加到混合溶液中，滴加速度為lmL/min;[0026]步驟(1)所述的反應(yīng)是指在室溫下反應(yīng)10~24h。[0027]步驟（1)所述的溶劑可為環(huán)己酮、四氫呋喃、丙酮、丁酮、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚、甲醇、乙醇、乙腈和N，N-二甲基甲酰胺中的至少一種。[0028]當(dāng)前第1頁1 2 3