[發明專利]一種具有樹莓狀結構復合粒子的超疏水性涂料及制備方法

在審

• 申請號: 201710187605.X
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106905795A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 姜勇;邰麗;趙正柏;張大明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C09D133/02
• 分類號: C09D133/02;C09D125/06;C09D7/12;B01J13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及超疏水性涂料及其制備方法的技術領域，具體來說，涉及一種具有樹莓狀結構的復合粒子超疏水涂料及其制備方法。

背景技術

樹莓粒子是指一種尺寸比較小的有機或者無機粒子通過物理或者化學的方法依附在比之更大的粒子上而形成的一種具有比表面積大、粗糙程度高、光散射性較高的形似樹莓的粒子。由于其具有特殊的二級結構，因此在超疏水涂層、藥物運載等方面都具有非常廣闊的應用前景。因此，本發明主要圍繞樹莓狀復合粒子在超疏水性方面的應用展開。

超疏水涂層是指穩定接觸角要大于150°，而滾動接觸角要小于10°，如荷花般出淤泥而不染，濯清漣而不妖。通過對超疏水性涂層的不斷研究，人們漸漸發現，要想具備超疏水性的特征，就必須從兩個方面考慮：其中之一是通過低表面能的物質制備出粗糙的表面，其中之二是對粗糙的表面進行低表面能的物質修飾。而樹莓狀復合粒子所具有的超疏水性正是從第二個方面入手，對其粗糙程度極高的表面進行低表面能的物質修飾。

對于樹莓狀復合粒子在超疏水性方面的研究也已有報道。Lena Mammen等利用5-25nm的粒子與硅膠化學鍵結合形成三個尺度的粗糙度：一微米尺寸長度為初始粒子，100nm尺寸長度的設定為次級粒子，5-25nm尺寸長度的設置為納米粒子，在此基礎上進行氟化，從而得到接觸角(161±1)°的超疏水性表面。W.Ming等利用氨基與環氧基之間的共價鍵的結合制備出了具有粗糙程度極高的二氧化硅樹莓狀復合粒子的表面，進而利用聚二甲基硅氧烷對其進行改性，最終得到的超疏水性涂層的接觸角為165°，而滾動角為(3±1)°。Nikolay Puretskiy等將聚甲基丙烯酸縮水甘油酯刷涂在二氧化硅微球的表面制備樹莓狀粒子，然后將其超聲分散于有機溶劑中，利用聚五氟苯乙烯對其進行修飾，從而得到的疏水性表面的接觸角為145°～160°。Hui-JungTsai等利用層-層二氧化硅組裝的一種簡便方法，制備出了樹莓狀粒子薄膜超疏水性表面，其中初級二氧化硅粒徑為0.5μm，次級二氧化硅粒徑為納米級的，然后對其樹莓狀粒子進行十二烷基三氯硅烷的修飾，最后得到了前進與后退接觸角分別為169°和165°的超疏水表面涂層。

雖然現在有很多的研究表明制備的樹莓狀結構的粒子具有超疏水的性能，但縱觀研究發現，現在還存在著制備步驟繁瑣、所用試劑藥品的毒性大、樹莓狀粒子的穩定性受體系環境的影響比較大、實際應用遠遠低于理論研究等問題，因此，如何得到一種穩定存在的、結構可控、形貌規整、制備效率高的樹莓狀顆粒是研究的重點與難點所在。我們基于樹莓狀復合材料的制備方法多、形貌精細可調及在超疏水、催化、藥物釋放等方面的潛在的應用，本發明提出了一種簡便易行、毒性低、適合于大批量生產的超疏水性樹莓狀結構的粒子的制備方法，期待得到性能更好的的樹莓狀新型復合粒子，實現其超疏水的強大功能，同時，發明制備超疏水材料的新方法，為自清潔涂層的實現提供可能。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是提供一種具有樹莓狀結構復合粒子的超疏水性涂料及制備方法：制備多種具有超疏水性能的有機-無機復合樹莓粒子，并用其制備得到具有超疏水性的涂料。

技術方案：為了解決上述的問題，本發明的一種具有樹莓狀結構復合粒子的超疏水性涂料采用的技術方案如下：

所述樹莓狀結構復合粒子包括球核和無機納米球，

所述球核包括高分子微球，所述高分子微球的直徑范圍包括10～1000nm；

所述無機納米球附著于所述球核之上，所述無機納米球的直徑小于上述的作為球核的高分子微球。

所述的高分子微球，包括但不限于聚丙烯酸微球、聚甲基丙烯酸微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚甲基丙烯酸羥乙酯微球、聚甲基丙烯酸羥丙酯微球、聚苯乙烯微球或聚氯苯乙烯微球中的任意一種。

本發明的具有樹莓狀結構復合粒子的超疏水性涂料的制備方法包括以下步驟：

1)將所述的球核，分散于所述有機溶劑中，超聲處理10min；

2)加入催化劑、水混合于室溫下攪拌2～4h，使其充分混合均勻；

3)將硅酸酯和含氟硅烷偶聯劑同時加入到上述混合溶液中，劇烈攪拌。

所述劇烈攪拌的反應時間為5～24h。

所述的制備方法中，各材料按質量百分比計算為：