[發明專利]一種超疏水無機有機納米復合高分子涂層材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010140267.2
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN101824278A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 李雪梅;何濤;李廣錄;賈麗鳳;郝天歌;魏星
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09D201/00
• 分類號: C09D201/00;C09D7/12;C09D167/06;B05D5/02;B05D3/02;B05D3/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及一種超疏水涂層材料及其制備方法，公開了一種可通過涂覆法與襯底材料共價結合形成具有超疏水結構和功能的無機有機納米復合高分子涂層材料及其制備方法。

技術背景

復合材料(Composite?materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大，其特點是比重小、比強度和比模量大，是無機有機復合材料的代表。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，在近幾年更是得到了飛速發展。由于納米材料的特殊的性質，如小尺寸效應，表面效應為復合材料的研究提供了新的研究方向。以納米材料為填充材料的納米復合高分子材料，可使塑料的聚集態及結晶形態發生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。例如，無機有機復合材料可以把高分子聚合物的柔性、延展性、介電性和可加工性能等和無機物的剛性、高熱穩定性等結合起來，從而產生了很多特異性能，比如強度高，硬度大，重量輕，以及優越的機械性能和耐熱性能。無機有機納米復合高分子材料在目前研究的著重點還在于用納米材料來提高有機高分子材料的機械性能，耐熱性，耐腐蝕性；用于制備具有自清潔，耐污的超疏水研究的處于起步階段，因而本發明具有重要的意義。

固體表面的水濕性是非常重要的表面性質之一，體現在水滴和該平坦表面的接觸角(CA)。當物體表面的CA超過150°時，這種表面通常被稱為超級疏水表面。由于超級疏水表面的水接觸角非常高，所以水珠非常容易滾落，而且在滾落的過程中帶走灰塵，因而，超級疏水表面具有非常好的防沾，防污，和自清潔的功能。超疏水表面由于具有優異的超疏水性能，在國防，工業生產和日常生活中都有著廣泛的應用前景。例如，超疏水技術用在室外天線上，可以防止積雪從而保證通訊質量；用在輪船和潛水艇的外殼上，可以減少船的動力消耗，同時達到防污、防腐的效果。正是因為超疏水表面材料的應用前景，超疏水涂層材料的研究得到了不斷的發展和深入。目前的高分子復合材料的填料如玻纖，碳酸鈣，氧化鋁都是親水的，最終導致所得到的復合無機有機復合材料的表面易臟，不耐污，潤濕性可調范圍小。特別是在廚房潔具，船體方面，汽車內外飾品，親水的表面尤其不耐臟，因而制備疏水的尤其是超疏水的涂層表面具有重要的意義。

中國專利(CN101117713A)公開了采用浸入-自組裝制備超疏水改性納米二氧化硅-聚氨酯復合涂層的方法。由于改性納米二氧化硅-聚氨酯復合涂層僅僅成膜在具有粗糙表面的鋁合金基體材料上，其可應用性不強。另外該材料的超疏水穩定性未經測試。對于一般表面，不具有應用可行性，從而限制了它的應用范圍。

中國專利(CN1397668A)提供了一種具有超疏水性表面的聚合物納米束的制備方法，所制得的聚合物納米纖維束表面不需要任何表面處理即表現為超疏水性。該方法在制備超疏水表面過程中比較復雜，同時制備過程中的能耗也相對較高。

中國專利(CN1397668A)公開了以疏水性聚合物作為前軀體，以不同孔徑及密度分布的多孔鋁板作為模板，通過擠壓聚合物熔體或溶液的方法，制備出具有超疏水性表面的聚合物納米材料。該方法所用的鋁制模板易碎，價格較貴以及對聚合物進行熔體都需要能耗。

中國專利(CN1850927A)公開了一種水性納米復合聚氨酯聚酯涂層材料及其制備方法。該涂層材料的性能穩定，硬度好，耐磨性也好，但是，該材料的耐污能力差，容易臟，不具有自清潔的作用。

中國專利(CN1831070A)公開了一種耐蝕性的有機無機雜化涂層材料的制備方法和應用。該方法采用具有緩蝕作用和鰲合作用的螯合劑為催化劑，與硅烷氧基化合物、水、醇類溶劑、共混反應物制備有機-無機雜化涂層材料，該方法制得的有機無機復合材料具有耐腐蝕、耐熱性和化學穩定性。但是，該涂層材料不耐污，不具有自清潔的作用。