[發(fā)明專利]一種水基超疏水涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810506276.5
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108893052B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 張旭;劉景新;王小梅
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D127/16;C09D151/08;C09D7/61;C09D7/62;C09D7/20;C09D4/02;C09D4/06
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發(fā)明為一種水基超疏水涂料及其制備方法。該涂料包括以下質(zhì)量分數(shù)的原料：疏水性樹脂1％?20％，疏水性樹脂的良溶劑10％?90％，添加劑0.01％?1％，納米顆粒0.1％?10％，水余量。所述的添加劑為固化劑或粘合樹脂；所述的疏水性樹脂為有機硅樹脂、氟碳樹脂、氟化改性環(huán)氧樹脂和氟化改性聚氨酯中的一種或多種。所述的納米顆粒為氣相二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、氟改性納米二氧化硅、烷基改性納米二氧化硅中的一種或多種。本發(fā)明使用原料易得，配制條件簡單，可通過簡單的浸涂或噴涂工藝對多種基底進行處理，進而固化得到超疏水表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能涂層制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水基超疏水涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

超疏水狀態(tài)定義為小水滴在疏水表面靜態(tài)接觸角大于150°，同時滾動角小于10°的超浸潤狀態(tài)。自然界中的荷葉表面、水黽腿部、蝴蝶翅膀、玫瑰花瓣等因它們表面獨特的微米/納米分級粗糙結(jié)構(gòu)和化學組成，具備優(yōu)異的超疏水性，從而具備了在一定環(huán)境條件下的生存優(yōu)勢。基于仿生理論，近來超疏水表面的制備研究成為一大熱點。超疏水表面特有的超浸潤特點使得超疏水材料具有的自清潔、減阻、防水、防霧、防結(jié)冰、微流控等功能，在航空、航海、能源、建筑、電子、防腐、傳感器、流體輸送等領(lǐng)域均擁有廣闊的應用前景。

超疏水的特性是由材料表面的化學組成和粗糙度共同決定的，低的表面自由能和適宜的粗糙度是制備超疏水表面的兩個不可或缺的因素。基于該理論，目前研究人員開發(fā)出了許多方法來制備超疏水表面，主要可以分為兩類。一類是“自上而下”的方法，包括等離子體刻蝕、濕法刻蝕、機械加工、壓印、激光燒蝕等；另一類是“自下而上”的方法，包括靜電紡絲、電化學氧化、化學氧化、水熱合成、溶膠-凝膠、噴涂等方法。但是，現(xiàn)有的大多方法存在生產(chǎn)設備昂貴、原料價格高昂、制備流程冗長、工藝復雜等限制，難以實現(xiàn)由實驗室制備到大規(guī)模生產(chǎn)應用的轉(zhuǎn)化。

復合涂料因其易于大規(guī)模生產(chǎn)和涂覆，越來越多地被用來處理各種基材，來獲得具有超疏水性的表面。Parkin等人先在基材上涂覆一層膠粘劑，再涂覆經(jīng)過含氟偶聯(lián)劑改性的二氧化鈦顆粒的乙醇分散液，干燥后得到既疏水又疏油的超雙疏涂層。專利CN105085953A利用相分離法，將良溶劑和不良溶劑均勻混合，后將聚乳酸溶解在混合溶劑中制得預涂覆液，再加入不良溶劑制得涂覆液，在基材上涂覆、干燥后得到聚乳酸超疏水膜。其中良溶劑和不良溶劑均為揮發(fā)性的有機溶劑。CN101962514A將低表面能聚合物、具有光催化活性的納米粒子和交聯(lián)劑溶解分散在有機溶劑中，通過交聯(lián)劑將低表面能聚合物和無機納米粒子結(jié)合，室溫干燥固化得到超疏水涂層。專利CN106118356A先用苯并三氮唑和介孔二氧化硅空心球制得復合粉體，用硅烷偶聯(lián)劑和硼酸鋁晶須通過調(diào)節(jié)pH制得復合溶膠，再將粉體、溶膠與幾種乳化劑混合得到納米氮化鋁改性青銅雕塑超疏水防腐涂料。

以上方法存在工藝復雜、有機溶劑用量多或依賴乳化劑等助劑等問題，因此，開發(fā)一種工藝簡單、環(huán)境友好的超疏水涂料具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為針對當前技術(shù)中的不足，提供一種水基超疏水涂料及其制備方法。該方法通過在分散體系中利用比例達到8％-85％的水，替代了當前技術(shù)中常用的揮發(fā)性有機溶劑，符合環(huán)保趨勢；此外，通過選取可與水混溶的四氫呋喃等有機溶劑，無需乳化劑(不環(huán)保)即可得到穩(wěn)定乳狀液；并且在最后向分散液在超聲環(huán)境下滴加水，實現(xiàn)了分散相液滴數(shù)量和尺寸的可控制備。本發(fā)明得到的超疏水表面所必需的粗糙結(jié)構(gòu)中，疏水樹脂包覆著納米顆粒，顆粒不暴露，疏水親水均可。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種水基超疏水涂料，該涂料包括以下質(zhì)量分數(shù)的原料：疏水性樹脂1％-20％，疏水性樹脂的良溶劑10％-90％，添加劑0.01％-1％，納米顆粒0.1％-10％，水余量。

所述的添加劑為固化劑或粘合樹脂。

所述的疏水性樹脂為有機硅樹脂、氟碳樹脂、氟化改性環(huán)氧樹脂和氟化改性聚氨酯中的一種或多種。