CN113249005B - 一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成混合反应溶液，搅拌并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；S2、溶液稀释：通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；S3、调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH，获得溶液C；S4、喷涂和固化。通过本方法获得的涂料制备的水凝胶涂层具有制备条件温和、无环境污染、能够对多种固体表面产生化学粘接等优点；使喷涂水凝胶涂料的方法变得可行，保存时间长，可喷涂于多种基底材料表面，且能与基底形成稳定粘接。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法。
背景技术
水凝胶是一种由水溶液填充高分子空间网络形成的亲水性软物质材料。水凝胶材料因其优异的生物相容性、柔性、亲水润滑性等特点，在诸如药物运输，传感器，软机器人，医疗器械以及海洋防污涂层等方面具有十分广阔的应用前景。在水凝胶材料的应用研究中，将水凝胶作为涂层材料同各种传统固体，如：玻璃、金属、陶瓷、橡胶和塑料等相结合，能够将上述水凝胶的特性赋予传统固体表面，推动传统材料在生物医学和工程领域的深入应用。
应用领域的多样化对凝胶涂层制备方法的灵活性提出了较高的要求。针对不同形貌、不同结构的固体表面制备厚度均匀可调的水凝胶涂层是目前研发水凝胶涂层技术中面临的重要挑战之一。
近年来，人们在复杂形貌基底表面制备水凝胶涂层方法的研究取得了一定的进展。赵选贺等人通过表面引发自由基聚合的方法，在 3D打印镂空固体表面制备了均匀的聚二甲基丙烯酰胺水凝胶涂层。该方法能够实现水凝胶涂层对复杂结构固体表面的均匀包覆。在该策略实施过程中，目标固体在单体溶液中浸泡，进而同时从表面和溶液两个方面同时引发自由基聚合反应。姚晰等报道了一种基于硅烷偶联化学反应制备凝胶涂料的方法。该方法通过将制得的凝胶涂料直接涂覆在固体表面获得水凝胶涂层，适用于通过刷涂、蘸涂等方式制备水凝胶涂层。
赵选贺等人通过表面引发自由基聚合的方法，在3D打印镂空固体表面制备了均匀的聚二甲基丙烯酰胺水凝胶涂层。但是反应后的溶液不能回收，从而造成了单体溶液的大量浪费。姚晰等报道了一种基于硅烷偶联化学反应制备凝胶涂料的方法。该方法通过将制得的凝胶涂料直接涂覆在固体表面获得水凝胶涂层，但是由于水凝胶涂料的粘度过高，只适用于通过刷涂、蘸涂等方式制备水凝胶涂层。
上述两种方式很难在具有复杂形貌(如镂空、缝隙等)的固体表面制备均匀的水凝胶涂层。
基于上述情况，本发明提出了一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法。通过本发明的可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法制备的水凝胶涂料具有储存寿命长、广泛适用于多种凝胶材料的优点。通过本方法获得的涂料制备的水凝胶涂层具有制备条件温和、无环境污染、能够对多种固体表面产生化学粘接等优点。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成反应溶液，并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到聚合物粘稠溶液；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述聚合物粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、通过调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH值，调整水凝胶涂层的固化时间：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的的pH值，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
喷涂后乙醇快速挥发，使涂层在发生固化前迅速提高粘度，对固体表面形成稳定的附着；在室温条件下，丙二醇挥发速度极慢，保持了聚合物链的流动性，从而保证硅烷偶联剂的缩合反应的充分进行，在基底表面形成稳定的涂层。
上述方法制得的所述稀溶液，保存时间长达一个月，使用前加入盐酸调节pH值，加速基底固化。
上述方法制得的所述稀溶液可喷涂于各种形状不规则的基底表面；
所述基底可以是弹性体、塑料、玻璃、陶瓷或金属等。
本发明采用紫外光引发自由基聚合的方法，使得单体和交联剂发生共聚，生成粘稠的聚合物溶液。粘稠溶液经过乙醇稀释、喷涂、乙醇挥发后，交联剂发生偶联反应。偶联反应一方面连结聚合物链，形成聚合物空间网络；另一方面与基底表面产生化学接枝，使涂层稳定粘接在基底表面。这种将聚合、交联和基底表面粘接进程分离的新型凝胶合成策略实现了与普通油漆的生产和使用类似的模式。通过使用大量乙醇来稀释粘稠溶液，一方面降低溶液的粘度，获得可喷涂的涂料；另一方面有效抑制交联剂的偶联反应进程，延长材料的保存时间。在本发明中，为了缩短喷涂后涂层的固化时间，用盐酸将乙醇稀释的聚合物溶液的pH值调节到2。酸性条件下，能够促进硅烷偶联剂的水解。在本发明中，调节过pH值的溶液可喷涂于多种基底材料表面 (如弹性体、塑料、玻璃、陶瓷或金属等)，喷涂后乙醇能够在15min 左右快速挥发，在基底表面形成稳定的粘稠溶液层。粘稠溶液层在2 h内完成涂层固化并与基底形成稳定粘接。
本发明的方法工艺简单，对设备要求低，成本低廉，在制备可用于喷涂的水凝胶涂层方面具有良好的普适性和的好方法。
优选的，所述紫外光照条件所采用的紫外光波长为365nm。
优选的，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度范围为0.5-50Pa.s，例如可以是0.5Pa s、1Pa s、2Pa s、3Pa s、4Pa s、5Pa s、6Pa s、7Pa s、 8Pa s、9Pa s、10Pa s、12Pa s、14Pa s、15Pa s、16Pa s、18Pa s、 19Pa s、20Pa s、25Pa s、30Pa s、35Pa s、40Pa s、45Pa s或50Pas等；
更优选为1Pa s～20Pa s。
溶液的粘度是聚合物溶液中聚合物分子链的长度的宏观体现。聚合物分子链的长度影响凝胶涂层体相材料的力学性能。聚合物链段过短，体相材料的力学性能较差，凝胶涂层容易破损。聚合物链段过长，粘度过大，会导致后期不易稀释。发明人经过大量创造性试验发现选择粘度在1-20Pa s的范围，既有利于溶液稀释，又有利于涂层体相材料力学性能。
溶液的粘度是聚合物溶液中聚合物分子链的长度的宏观体现。聚合物分子链的长度和硅烷偶联剂的含量共同影响涂层的力学性能以及与基底的粘接强度。涂层力学性能可以通过拉伸测试获得，与基底的粘接强度可以通过剥离试验获得。在本发明中通过使用乙醇作为稀释溶剂，乙醇，丙二醇和聚合物分子链(PHEMA-TMSPMA)三者之间的溶解相互制约，固定丙二醇和聚合物分子链(PHEMA-TMSPMA)的质量比，调节乙醇稀释倍数，可以调控喷涂后膜的厚度。
优选的，所述溶剂为丙二醇(PG)和乙醇(Ethanol)的混合溶剂，其中所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为1～50％，例如可以是1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
更优选为2～20％；
发明人经过大量创造性试验发现采用难挥发溶剂和易挥发溶剂混合作为凝胶材料的溶剂，乙醇具有抑制硅烷偶联剂交联的效果，丙二醇难挥发，保持聚合物分子链的流动性，有利于硅烷偶联剂的交联；聚合物分子链(PHEMA-TMSPMA)不溶于乙醇，乙醇含量过多会导致聚合物分子链(PHEMA-TMSPMA)沉淀，丙二醇含量过多不利于硅烷偶联剂的交联和凝胶固化。
优选的，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为0.1～5mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.2 mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.2mol/L、 1.8mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.2mol/L、mol/L、3.8mol/L、 4mol/L、4.6mol/L或5mol/L等；
更优选为1～3mol/L；
羟乙基甲基丙烯酸酯作为单体直接决定了聚合时聚合物分子链的长度。羟乙基甲基丙烯酸酯含量过低聚合反应速度较慢，反应生成的聚合物链较短，不利于体相材料的力学性能。若单体含量过高，直接反应速度较大，获得的材料粘度过高或直接为固体，后期难以稀释。
优选的，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(TMSPMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为1～50μL/mL，例如可以是1μL/mL、1.5μL/mL、1.8μL/mL、2μL/mL、2.4μL/mL、2.9μL/mL、 3μL/mL、3.2μL/mL、3.6μL/mL、4μL/mL、4.5μL/mL、5μL/mL、5.6μL/mL、6μL/mL、6.4μL/mL、7μL/mL、8μL/mL、9μL/mL、10μL/mL、20μL/mL、 30μL/mL、40μL/mL或50μL/mL；
更优选为5-20μL/mL；
硅烷偶联剂的含量决定了材料和基底的粘接强度以及体相材料的交联密度。硅烷偶联剂含量过低会导致粘性能较差，硅烷偶联剂含量过高，会导致体相材料交联密度过大，体相材料柔性较差。
优选的，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮 (I-2959)，其相对单体浓度为0.05％。
优选的，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0.001Pa s～ 0.03Pa s，例如可以是0.001Pa s、0.002Pa s、0.005Pa s、0.008Pa s、 0.01Pa s、0.02Pa s或0.03Pa s等；
更优选为0.002Pa s～0.005Pa s。
喷涂粘度取决于稀释的乙醇的含量，乙醇含量过高，会导致聚合物链析出，乙醇含量较低，稀释后溶液粘度过大，材料不能直接用于喷涂。
优选的，所述溶液C的pH范围1～7，例如可以是1、1.3、1.5、 1.8、2、2.2、2.4、2.7、2.9、3、3.5、3.7、3.8、4、4.2、4.5、5、5.5、 6、6.4或7等；
更优选为1～4.5。
发明人经过大量创造性试验发现通过向稀释后的溶液中引入盐酸来调节溶液pH值，溶液的pH值决定了硅烷偶联剂的水解速度， pH值大于4.5硅烷偶联剂水解速度较慢，不利于固化，pH值过低，导致溶液不稳定，聚合物链之间发生交联沉降。
本发明还提供一种可喷涂的水凝胶涂料，即为如前所述的溶液C。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法采用紫外引发自由基聚合的方法，使得单体和交联剂发生共聚，具有一定粘度的聚合物溶液。这种紫外引发自由基聚合的方式制备粘稠溶液，溶液喷涂后后续发生交联的方式，这种将聚合、交联和表面粘接进程分离的新型凝胶合成方式。通过引入可控偶联剂实现与普通油漆的生产和使用模式类似。通过使用大量乙醇来稀释粘稠溶液，降低溶液的粘度，使得可以通过简易的方式喷涂形成稳定的表面；而且大量的乙醇可以抑制硅烷偶联剂的交联，增加材料保存时间。在本发明中，为了使的材料喷涂后能快速发生交联，喷涂前加入一定量的盐酸提高溶液的酸性,酸性条件下，能够促进硅烷偶联剂的水解。在本发明中，调节过 pH值的溶液可喷涂于多种基底材料表面(如弹性体、塑料、玻璃、陶瓷或金属等)，喷涂后乙醇能够在15min左右快速挥发，在基底表面形成稳定的粘稠溶液层，并在2h完成固化与基底形成稳定粘接。
现有技术共两种，一种是通过表面引发自由基聚合的方法，可以在3D打印镂空固体表面制备了均匀的聚二甲基丙烯酰胺水凝胶涂层。该方法能够实现水凝胶涂层对复杂结构固体表面的均匀包覆。在该策略实施过程中，目标固体在单体溶液中浸泡，进而同时从表面和溶液两个方面同时引发自由基聚合反应。反应后的溶液不能回收，从而造成了单体溶液的大量浪费。另一种方法是姚晰等报道了一种基于硅烷偶联化学反应制备凝胶涂料的方法。该方法通过将制得的凝胶涂料直接涂覆在固体表面获得水凝胶涂层，因而有效避免了过量单体溶液造成的浪费。但是由于水凝胶涂料的粘度过高，只适用于通过刷涂、蘸涂等方式制备水凝胶涂层。上述两种方式很难在具有复杂形貌(如镂空、缝隙等)的固体表面制备均匀的水凝胶涂层。通过使用大量乙醇来稀释粘稠溶液，降低溶液的粘度，使得可以通过简易的方式喷涂形成稳定的表面；而且大量的乙醇可以抑制硅烷偶联剂的交联，增加材料保存时间。在本发明中，为了使得材料喷涂后能快速发生交联，喷涂前加入一定量的盐酸溶液调节pH值为酸性，促进硅烷偶联剂的水解。在本发明中，调节过pH值的溶液可喷涂于多种基底材料表面(如弹性体、塑料、玻璃、陶瓷或金属等)，喷涂后乙醇能够在15min 左右快速挥发，在基底表面形成稳定的粘稠溶液层，并在2h完成固化与基底形成稳定粘接。
(1)本发明与目前的方法相比，通过使用大量乙醇来稀释粘稠溶液，降低溶液的粘度，使喷涂水凝胶涂料的方法变得可行，进而让喷涂复杂形貌固体表面的目标得以实现。
(2)本发明采用乙醇稀释水凝胶涂料的方法有效抑制硅烷偶联剂的交联，延长了水凝胶涂料的保存时间(>1个月)。
(3)在本发明中，为了使得材料喷涂后能快速发生交联，喷涂前加入一定量的盐酸(类似AB胶的使用前混合A，B两组分)提高水凝胶涂料的酸性，促进硅烷偶联剂的快速水解。在本发明中，调节过pH值的溶液可喷涂于多种基底材料表面(如弹性体、塑料、玻璃、陶瓷或金属等)，喷涂后乙醇能够在15min左右快速挥发，在基底表面形成稳定的粘稠溶液层，并在2h完成固化与基底形成稳定粘接。
本发明可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法工艺简单，对设备要求低，成本低廉，是制备可用于喷涂的水凝胶涂料及其涂层材料的有效方法。
附图说明
图1为所述紫外聚合粘稠溶液合成反应过程粘度变化曲线图；
图2为本发明实施例4提供的可喷涂的水凝胶涂层的剥离强度与剥离位移曲线图；
图3为本发明所述溶液C的固化时间随pH值的变化图；
图4为本发明所述可直接用于喷涂的稀溶液的可喷涂的粘度界限图；
图5为复杂图形表面喷涂凝胶涂层，并与水凝胶漆涂层刷涂进行对比；
图6为本发明的合成原理示意图；
图7为合成流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成反应溶液，并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、通过调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH值，调整水凝胶涂层的固化时间：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的的pH值，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
优选的，所述紫外光照条件所采用的紫外光波长为365nm。
优选的，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度范围为0.5Pa s～50Pa s，更优选为1Pa s～20Pa s。
优选的，所述溶剂为丙二醇(PG)和乙醇(Ethanol)的混合溶剂，其中所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为1～50％，更优选为2～20％；
优选的，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为0.1～5mol/L，更优选为1～3mol/L；
优选的，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷 (TMSPMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为1～50μL/mL，更优选为5～20μL/mL；
优选的，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮 (I-2959)，其相对单体浓度为0.05％。
优选的，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0.001Pa s～0.03 Pa s，更优选为0.002Pa s～0.005Pa s。
优选的，所述溶液C的pH范围1～7，更优选为1～4.5。
实施例2：
一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成反应溶液，并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、通过调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH值，调整水凝胶涂层的固化时间：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的的pH值，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
在本实施例中，所述紫外光照条件所采用的紫外光波长为365 nm。
在本实施例中，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度为10Pa s。
在本实施例中，所述溶剂为丙二醇(PG)和乙醇(Ethanol)的混合溶剂，其中所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为10％；
在本实施例中，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为1mol/L；
在本实施例中，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(TMSPMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为5μL/mL；
在本实施例中，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I-2959)，其相对单体浓度为0.05％。
在本实施例中，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0.002Pa s。
在本实施例中，所述溶液C的pH值为1。
实施例3：
一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成反应溶液，并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、通过调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH值，调整水凝胶涂层的固化时间：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的的pH值，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
在本实施例中，所述紫外光照条件所采用的紫外光波长为365 nm。
在本实施例中，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度为20Pa s。
在本实施例中，所述溶剂为丙二醇(PG)和乙醇(Ethanol)的混合溶剂，其中所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为20％；
在本实施例中，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为3mol/L；
在本实施例中，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(TMSPMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为20μL/mL；
在本实施例中，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I-2959)，其相对单体浓度为0.05％。
在本实施例中，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0.005Pa s。
在本实施例中，所述溶液C的pH值为4.5。
实施例4：
一种可喷涂的水凝胶涂料及其涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成反应溶液，并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、通过调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH值，调整水凝胶涂层的固化时间：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的的pH值，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
在本实施例中，所述紫外光照条件所采用的紫外光波长为365 nm。
在本实施例中，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度为15Pa s。
在本实施例中，所述溶剂为丙二醇(PG)和乙醇(Ethanol)的混合溶剂，其中所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为14％；
在本实施例中，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为2.1mol/L；
在本实施例中，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(TMSPMA)，其在所述混合反应溶液中的浓度为13μL/mL；
在本实施例中，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I-2959)，其相对单体浓度为0.05％。
在本实施例中，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0.003Pa s。
在本实施例中，所述溶液C的pH值为2.5。
下面对根据本发明实施例2至实施例4的可喷涂的水凝胶及其涂层的制备方法获得的可喷涂的水凝胶涂层进行性能测试，测试结果如表1所示：
其中，剥离试验通过使用万能试验机(Instron5965)进行剥离试验。根据软物质材料力学标准，界面黏附能大于100J/m2，即可认为是完全粘接。
表1
从上表可以看出，本发明的喷涂水凝胶材料可以对如玻璃、金属、陶瓷、橡胶和塑料产生稳定的黏附，能够将上述水凝胶的特性赋予传统固体表面，推动传统材料在生物医学和工程领域的深入应用。
此外，
图1为所述紫外聚合粘稠溶液合成反应过程粘度变化曲线图；从图1可以看出，乙醇含量的增加，降低自由基聚合的反应速率，有利于获得易稀释的溶液。
图2为本发明实施例4提供的可喷涂的水凝胶涂层的剥离强度与剥离位移曲线图；从图2可以看出，材料可以通过硅烷偶联剂与基底形成稳定的粘接。
图3为本发明所述溶液C的固化时间随pH值的变化图；从图3 可以看出，随着pH值的降低，硅烷偶联剂的水解和缩合速度加快，有利于涂层固化，最快可以达到2h。
图4为本发明所述可直接用于喷涂的稀溶液的可喷涂的粘度界限图；从图4可以看出，随着溶剂中乙醇含量的增加，溶液粘度越来越低，粘度≤0.005Pa s，可形成雾状喷涂，0.005Pa s≤粘度≤0.034Pa s可形成柱状喷涂，粘度＞0.034Pa s，不可喷涂。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、紫外聚合粘稠溶液的合成：
将溶剂、单体、交联剂和引发剂在反应容器中混合形成混合反应溶液，搅拌并在紫外光照条件下进行自由基聚合反应，得到紫外聚合粘稠溶液；所述溶剂为丙二醇和乙醇的混合溶剂，所述交联剂为硅烷偶联剂，所述交联剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
S2、溶液稀释：
通过添加乙醇稀释所述紫外聚合粘稠溶液，得到可直接用于喷涂的稀溶液；
S3、调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH：
通过添加盐酸调节所述可直接用于喷涂的稀溶液的pH，获得溶液C；
S4、喷涂和固化：
通过使用喷枪或者喷壶的方式将所述溶液C喷涂于基底表面，固化后形成所述可喷涂的水凝胶涂层。
2.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述紫外光照条件采用的紫外光波长为365nm。
3.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述紫外聚合粘稠溶液的粘度范围为1Pa• s～20Pa• s。
4.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中丙二醇所占体积百分比为2～20％。
5.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述单体为羟乙基甲基丙烯酸酯，其在所述混合反应溶液中的浓度为1～3mol/L。
6.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷在所述混合反应溶液中的浓度为5～20μL/mL。
7.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，其相对单体的摩尔浓度为0 .05％。
8.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述可直接用于喷涂的稀溶液的粘度为0 .001Pa• s～0 .03Pa• s。
9.根据权利要求1所述的可喷涂的水凝胶涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述溶液C的pH值范围1～4.5。
10.一种可喷涂的水凝胶涂料，其特征在于，所述可喷涂的水凝胶涂料为如权利要求1至9任意一项所述的溶液C。
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