[發(fā)明專利]一種超疏水復(fù)合涂料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710952764.4
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107629573A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃宏亭;袁海兵;廖基林;謝志超;張海軍;黃冠陪;劉振興
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東華茲卜新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D127/18
• 分類號: C09D127/18;C09D183/04;C09D7/61
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44288
• 代理人: 劉興彬,羅晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種超疏水復(fù)合涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，仿生生物學(xué)已經(jīng)引起越來越多的人關(guān)注，人們回歸自然，在自然界中尋找新的科研突破點。植物葉子表面的超疏水性和自清潔效果引起了人們的很大興趣。 Barthlott和Neinhuis通過觀察植物葉表面的微觀結(jié)構(gòu)，認為這種自清潔的特征是由粗糙表面上微米結(jié)構(gòu)的乳突以及表面蠟狀物的存在共同引起的。中科院研究員江雷在這一研究的基礎(chǔ)上還發(fā)現(xiàn)“在荷葉表面微米結(jié)構(gòu)的乳突上存在納米結(jié)構(gòu)，這種納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)的乳突相結(jié)合的雙微觀結(jié)構(gòu)是引起表面防污自潔的根本原因。荷葉和水稻葉的這種超疏水特性的原理，為人們構(gòu)建人工超疏水表面和設(shè)計界面的潤濕性提供了指導(dǎo)。

人們將這荷葉上這種不沾水，且水滴可以自己滾落的現(xiàn)象稱為超疏水現(xiàn)象，將具有這種性質(zhì)的表面稱為超疏水表面，其中超疏水表面的接觸角通常在150°以上、滾動角小于10°。目前許多超疏水表面的制備方法已有報道，Rao等用溶膠凝膠的方法，以甲基硅烷為前驅(qū)體，在甲醇溶液中，氨水為催化劑，得到的粗糙硅氣溶膠表面的CA可達 170°；Lau等在碳納米管陣列薄膜的表面上以化學(xué)氣相沉積法沉積一層共形的聚四氟乙烯膜，得到的材料表面具有很好的疏水性；韓艷春等通過對PTFE橡膠帶進行簡單的拉伸，隨著拉伸率的增大，構(gòu)成橡膠的纖維狀PTFE晶體之間的距離增大，導(dǎo)致表面的粗糙度增加，表面CA也隨之增加。在190％的拉伸率時，CA達165°；Erbil等以等規(guī)聚丙烯為成膜物質(zhì)，通過選擇合適的溶劑、沉淀劑和成膜溫度來調(diào)控溶液成膜過程中聚合物的結(jié)晶速率，得到了具有多孔結(jié)構(gòu)的聚合物表面，與水的CA可達160°；江雷等將聚丙烯腈原溶液通過多孔氧化鋁模板擠入凝固液中固化，制備的針狀聚丙烯腈納米纖維陣列與水的CA達173°；(7)江雷等用電化學(xué)沉積得到粗糙的氧化鋅表面，CA為 128°，經(jīng)氟硅烷處理后CA提高到152°；(8)劉維民等用氫氧化鈉溶液腐蝕鋁或鋁合金的表面來得到粗糙表面，分別經(jīng)氟烷或乙烯基有機硅疏水修飾后，得到金屬基底的超疏水表面。

固體表面超疏水的特性由物質(zhì)的疏水性和粗糙度共同決定，低的表面自由能和適宜的粗糙度是兩個不可或缺的因素。目前，通常采用在固體材料表面涂覆超疏水涂料形成超疏水涂層的方式改善材料表面的疏水性；超疏水涂料形成超疏水涂層一般具有低表面能的疏水性表面、合適的表面粗糙度和低滑動角。目前關(guān)于超疏水涂層的報道很多，但是超疏水表面的實際應(yīng)用還未能普及，許多問題亟待解決。其中最主要的一個問題就是機械性能差(如硬度、附著力、耐磨性等)。大部分的超疏水表面在很小外力的破壞下就容易失去超疏水性能，有的甚至輕輕用手或者刷子就能擦掉。到目前為止，國內(nèi)外關(guān)于具有良好機械性能的超疏水涂層或者涂料的報道很少，而且其硬度都不會超過3H，耐磨性也僅僅只能在砂紙上面磨幾厘米或幾十厘米。最近，Lu Yao等人在《Science》2015， 347:1132-1135上報道他們用膠黏劑將超疏水材料粘在不同的基材，得到了超耐磨的超疏水表面：涂在載玻片上，在100g砝碼壓力下，在240目的砂紙上面磨，每次磨10厘米，磨40次后仍然具有超疏水特性。但是這種雙層體系的超疏水在實際施工應(yīng)用中會帶來不便。因此開發(fā)具有高硬度、耐磨性好的超疏水涂層十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種超疏水復(fù)合涂料及其制備方法，將所述的超疏水涂料涂覆在基底上制備的超疏水涂層具有耐水浸泡、耐手接觸摩擦性能好，且機械強度高的優(yōu)點。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種超疏水復(fù)合涂料，所述超疏水復(fù)合涂料由原料制成，所述原料包括以下重量份的物質(zhì)：聚合物乳液80～150重量份、無機鹽5～25重量份、還原劑5～25重量份、有機硅酸酯10～25重量份、交聯(lián)劑3～8重量份、表面活性劑1～5 重量份、玻璃微珠3～6重量份、疏水劑1～12重量份、硅烷偶聯(lián)劑3～10重量份、溶劑 5～100重量份；

其中，所述無機鹽的陽離子基團選自Fe²⁺、Fe³⁺、Ag⁺、Co²⁺、Ni²⁺中的至少一種；

所述無機鹽的陰離子基團選自NO₃^-、SO₄^2-、Cl-、ClO₄^-、ClO₃^-、MnO4^-中的至少一種。