[發(fā)明專利]一種超疏水及超疏油涂層及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811276605.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109575769A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李保安;李希鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D175/04
• 分類號(hào): C09D175/04;C09D5/16;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 趙瑤瑤

本發(fā)明屬于超疏水及超疏油涂層材料領(lǐng)域，具體公開(kāi)一種超疏水及超疏油涂層及其制備方法，該超疏水及超疏油涂層的具體制備方法如下：向溶劑中加入碳氟表面活性劑、全氟硅辛基硅氧烷以及納米顆粒，再經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢璧玫骄鶆虻膹?fù)合溶膠，并將該溶膠涂覆到基底材料表面，最后經(jīng)過(guò)高溫固化處理后在基底材料表面得到超疏水及超疏油涂層，本方法在基底材料表面制備的超疏水及超疏油涂層具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和耐磨性能，同時(shí)該制備方法具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)保、成本低、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超疏水及超疏油材料領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水及超疏油涂層的制備方法。

背景技術(shù)

受到自然中許多生物(如荷葉、水稻葉、蟬翼和水黽腿)的表面具有超疏水、抗污染和自清潔效果，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)這種超疏水表面主要是由具有分級(jí)粗糙度和低表面能的材料所構(gòu)成，并通過(guò)仿生技術(shù)將超疏水表面應(yīng)用在不同的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)材料的超疏水及抗污染效果，但是隨著社會(huì)發(fā)展，單一的超疏水涂層已不能滿足人們的需求，因?yàn)槌杷繉哟蟛糠侄疾痪哂泻芎玫目褂臀厶匦约闯栌吞匦裕瑸榱私鉀Q在含油領(lǐng)域的應(yīng)用需要開(kāi)發(fā)多功能性的超疏水及超疏油表面。

超疏水及超疏油表面是指同時(shí)具有超疏水、超疏油特性的一類表面，其與水、油的接觸角都大于150°，但是超疏水及超疏油表面比疏水或疏油表面更復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中也有著巨大潛力，其可用于油井、地?zé)衢_(kāi)采、地下采礦的管道內(nèi)壁上，防止石油等物質(zhì)對(duì)管道的黏附，進(jìn)而減少管道堵塞及運(yùn)輸過(guò)程中的能量損耗問(wèn)題；可用于紡織物上以制備防水、防油、防污染的服裝；可用于汽車、建筑物玻璃上以達(dá)到防水、防塵、防污的要求；還可用于船舶、飛機(jī)、汽車、大型橋梁建筑表面的涂飾，以達(dá)到防腐、防污、減小摩擦和阻力的效果，還可以用在膜蒸餾抗污染改性領(lǐng)域，可以提高膜蒸餾過(guò)程中膜材料表面的抗水及油浸潤(rùn)污染能力，所以超疏水及超疏油表面的開(kāi)發(fā)與研制受到了廣泛的關(guān)注和研究。

超疏水及超疏油表面需要具有低表面能的同時(shí)具有很高的粗糙結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)椴牧媳砻婢哂械捅砟軙r(shí)可以阻止高表面能液體的浸潤(rùn)，而粗糙的表面結(jié)構(gòu)可以在固體表面與液體之前形成氣隙進(jìn)一步阻止液體的浸潤(rùn)；目前設(shè)計(jì)超疏水及超疏油表面主要是通過(guò)以下兩種方法實(shí)現(xiàn)：(1)降低粗糙表面的表面能，即通過(guò)低表能物質(zhì)處理具有粗糙結(jié)構(gòu)的材料表面來(lái)實(shí)現(xiàn)；(2)提高低表面能材料的粗糙度，即提高低表面能物質(zhì)表面的粗糙度。氟化物因?yàn)榫哂械捅砻婺堋?qiáng)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于降低材料表面的表面能進(jìn)而提高材料表面的疏水及疏油性能，同時(shí)納米顆粒可以使材料表面具有很高的粗糙度，因此目前主要通過(guò)低表面能的氟化物與無(wú)機(jī)顆粒相結(jié)合的方法來(lái)在材料表面構(gòu)筑超疏水及超疏油表面。

目前為了制備超疏水及超疏油表面，研究人員進(jìn)行了大量的研究，如專利201310345228.X將納米粒子、環(huán)氧樹(shù)脂及溶劑進(jìn)行共混得到環(huán)氧樹(shù)脂雜化溶液，將含氟物質(zhì)及催化劑溶于溶劑中制備得到含氟溶液；將環(huán)氧樹(shù)脂雜化溶液噴涂到基材表面，經(jīng)過(guò)熱處理后，再將上述含氟溶液噴涂于基材表面，再將上述基材經(jīng)過(guò)熱處理后得到穩(wěn)定透明的超疏水及超疏油涂層；專利201110266897.9通過(guò)制備了一種含氟的雙疏特性功能微球，并通過(guò)浸沒(méi)涂覆法使其在材料表面，再依次用含氟溶劑、甲醇、水洗滌，最后真空干燥，即在材料表面得到超雙疏性表面，該超雙疏性表面具有很好的耐擦洗和耐腐蝕性。專利201410321725.0在含氟硅烷聚合物溶液中加入正硅酸乙酯、水和鹽酸進(jìn)行水解反應(yīng)制得混合液；之后又加入納米二氧化硅進(jìn)而得到混合均勻得到復(fù)合溶膠，并將該溶膠涂覆在基材上，最后固化干燥獲得所述超疏水及超疏油涂層。專利201510770548.9將含有成膜物質(zhì)、有機(jī)溶劑、防水防油劑份以及碳納米管組成的溶液涂覆到金屬材料表面，進(jìn)而在金屬板表面得到超疏水及超疏油涂層。

但是目前在材料表面制備超疏水及超疏油涂層的仍然存在以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)超疏水及超疏油表面的疏水及疏油能力差，(2)超疏水及超疏油表面穩(wěn)定性較和耐摩擦性能差；(3)制備過(guò)程條件苛刻、步驟繁瑣、成本高而且不易大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

因此，為了解決以上存在的問(wèn)題需要開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且綠色環(huán)保的超疏水超疏油表面的制備技術(shù)，并且制備的超疏水及超疏油涂層具有很高的穩(wěn)定性和耐摩擦性能成為未來(lái)主要的研究方向。