[發明專利]一種耐磨型超疏水涂層整理基材的方法

在審

• 申請號: 201810908263.0
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109096804A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 闞永春;王鑫;胡源;宋磊;邢偉義
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/16;B05D5/00;B05D7/24
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種耐磨型超疏水涂層整理基材的方法，首先制備疏水改性粉煤灰涂料，然后將膠涂覆于基材表面，最后將疏水改性粉煤灰涂料涂覆于膠表面，自然干燥即可。本發明以粉煤灰為主要原料，對工業廢料進行循環再利用，整理后的基材具有超疏水、自清潔、優良的耐磨性以及穩定性，克服了現有超疏水涂層易磨損、與基材結合力差等缺陷，適用于塑料、織物、泡沫、鐵板、紙張、薄膜或玻璃等材料的超疏水改性。

技術領域

本發明屬于涂層制備領域，具體涉及一種耐磨型超疏水涂層整理基材的方法。

背景技術

超疏水表面具有防水、防污、自清潔等功能，在建筑、環保、能源、航天、航運、化工等領域具有巨大的應用前景，近年來成為科學界和工業界的廣泛關注的熱點領域之一。超疏水表面通常是指水接觸角大于150°、滾動角小于10°的表面。制備超疏水表面需要具備兩個關鍵性要素：一是表面具有較低的表面能，二是表面形成微納級粗糙結構。因此，通過在基材表面構建具有低表面能的微納級粗糙結構，成為制備超疏水表面最常用的方法之一。

中國專利CN101362632A公開了一種超疏水涂層的制備方法，首先通過溶膠凝膠法在基材表面進行涂膜，然后再用疏水劑對涂層表面進行后整理，所得涂層表面接觸角大于150°。中國專利CN101270260A報道了一種超疏水表面涂層材料，通過在基材表面自組裝形成具有層狀晶體結構的聚烷基硅氧烷的超疏水功能材料。然而，溶膠凝膠法通常耗時過長，且制備涂層過程中使用大量的有機溶劑。近年來，科研工作者們通過在基材表面構建疏水納米顆粒涂層，如二氧化硅、二氧化鈦、氧化錫、三氧化二鋁、四氧化三鐵、氧化鋯、氧化鋅等，成功制備出多種超疏水涂料(中國專利CN106366907A，CN106497406A，CN105969174A)。雖然以上方法簡單易行，但是超疏水表面的粗糙結構在使用過程中易磨損，其耐摩擦、耐酸堿、耐紫外線、耐高溫等性能尚不明確。

粉煤灰是火力發電廠排出的主要固體廢物，是我國當前排量較大的工業廢渣之一。為了能夠變廢為寶、變害為利，粉煤灰的開發利用激發了人們極大的研究熱情。目前，粉煤灰開發利用已經發展到水泥原料(CN106316176A，CN107311486A，CN103803821A)、廢水處理(CN104310645A)、塑料填料(CN103450629A)等。然而，以粉煤灰為主要原料，制備耐磨超疏水涂料卻未見報道。

為了提高超疏水涂層整理基材的環境適應性(如具備良好的耐摩擦、耐酸堿、耐紫外線、耐高溫等性能)、拓寬超疏水涂層的應用范圍，本發明提出一種耐磨型超疏水涂層整理基材的方法，先制備疏水粉煤灰微納米結構構建粗糙表面，再通過涂覆市售膠方法提高疏水粉煤灰涂料與基材之間的結合力，具有簡單易行、安全靈活等優點。

發明內容

本發明針對現有超疏水涂層易磨損、與基材結合力差等缺陷，提供一種耐磨型超疏水涂層整理基材的方法。本方法以粉煤灰為主要原料，將工業廢料循環再利用，且操作工藝簡單，整理后的基材具有超疏水、自清潔、優良的耐磨性以及穩定性。

本發明耐磨型超疏水涂層整理基材的方法，包括如下步驟：

步驟1：疏水改性粉煤灰的制備

將粉煤灰置于球磨機中粉碎1-12小時，粒徑范圍為10nm-10μm；將疏水改性劑加入無水乙醇中，分散均勻后加入粉碎后的粉煤灰，攪拌0.5-3小時，即得到疏水改性粉煤灰涂料；

步驟2：先將膠涂覆于基材表面，然后將步驟1獲得的疏水改性粉煤灰涂料涂覆于膠表面，厚度范圍為1μm-1mm，自然干燥后即可。

步驟1中，球磨機球磨轉速為100-1500轉每分鐘。

步驟1中，所述疏水改性劑為十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三乙氧基硅烷。