[發明專利]一種采用噴涂法制備納米ZnO-GO/水性聚氨酯超雙疏涂層的方法

有效

• 申請號: 201811575500.2
• 申請日: 2018-12-22
• 公開（公告）號: CN109647680B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 謝嬋;唐陳云;李長全;歐軍飛;薛名山;王法軍;李文
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D7/00;B05D7/14;C09D1/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

一種采用噴涂法制備納米ZnO?GO/水性聚氨酯超雙疏涂層的方法，采用超聲水熱復合的方法，先通過全氟辛基三氯硅烷改性納米氧化鋅，然后將改性的納米ZnO與GO負載，得到納米ZnO?GO復合物，在基底表面制備水性聚氨酯層，然后在水性聚氨酯層表面構建低表面能納米ZnO?GO復合物層，涂層固化后，測試其表面形貌和靜態接觸角。本發明降低了納米氧化鋅表面能，提高了納米ZnO?GO復合物層經氟化處理后表面的疏水性和疏油性，達到一種超雙疏的效果，提高了涂層的穩定性。本發明生產成本低，制備方法簡單，對反應設備要求低，反應條件溫和，無環境污染，可規模化生產。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種納米ZnO-GO/水性聚氨酯超雙疏涂層的制備方法。

背景技術

近些年，國內外學者受到“荷葉效應”的啟發，超疏水表面引起了研究人員的廣泛興趣。主要研究思路是在金屬基體表面引入無機納米粗糙結構并修飾低表面能物質，制備方法主要有溶膠凝膠法、水熱法、層層自組裝法、化學氣相沉積法、噴涂法和表面接枝共聚等。

總體說來，目前的研究主要集中在以下幾個領域：(1)研究自然界中具有超疏水表面的植物和動物，為開發具有新型表面結構的材料提供靈感。(2)使用無機物在金屬表面制備具有超疏水性表面的材料。(3)使用高分子材料制備具有超疏水性的表面。(4)理論研究通過構建模型以探討表面結構狀況與接觸角或滾動角的關系。

制備超疏水涂層需要同時具備粗糙的表面結構和低的表面能。可以通過對粗糙結構進行表面修飾、降低表面能的方法，也可由低表面能的物質構造粗糙結構。然而，超疏水表面的精細粗糙結構及低表面能物質，容易在加工和使用過程中受沖擊、摩擦等機械作用而損壞，從而喪失超疏水性能。因而，制備具有穩定的機械性能和抗腐蝕性能的超疏涂層是需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是提供了一種采用噴涂法在基底表面制備納米ZnO-GO/水性聚氨酯超雙疏涂層的方法，以提高基底表面的超疏水和超疏油的性能。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明先通過全氟辛基三氯硅烷改性納米氧化鋅(ZnO)，然后將改性的納米ZnO與氧化石墨烯(GO)負載，得到納米ZnO-GO復合物，在基底表面制備水性聚氨酯層，然后在水性聚氨酯層表面構建低表面能納米ZnO-GO復合物層，干燥之后，測試涂層的表面形貌和靜態接觸角。

本發明所述的一種采用噴涂法制備納米ZnO-GO/水性聚氨酯超雙疏涂層的方法，包括如下步驟。

（1）將納米ZnO分散于無水乙醇中，加入全氟辛基三氯硅烷改性劑和水，磁力攪拌形成溶液A。

（2）將氧化石墨烯分散于無水乙醇中，超聲處理，形成均勻分散的懸浮液B。

（3）將溶液A和懸浮液B混合，得到溶液C，60 ℃水浴條件下磁力攪拌6 h。

（4）用去離子水和無水乙醇洗滌2-3次，抽濾，將產物在80 ℃條件下真空干燥12h，得到納米ZnO-GO復合物，研磨備用。

（5） 按5:1的比例稱取水性聚氨酯A、B組分，攪拌均勻，室溫下熟化處理30 min，然后在處理好的鋁基板表面噴涂2層，室溫下固化10 min。

（6）取納米ZnO-GO復合物配制成溶液，溶劑為二氯甲烷或丙酮；然后將納米ZnO-GO復合物溶液在水性聚氨酯涂層上面均勻噴涂2層。

（7）將構建好的涂層室溫晾置6 h，然后置于60 ℃真空干燥箱中干燥12 h，即完成納米ZnO-GO/水性聚氨酯涂層。

所述步驟（6）中納米ZnO-GO復合物溶液的溶劑優選二氯甲烷。

涂層干燥固化之后，用接觸角測量儀測試涂層表面的靜態接觸角，得到其表面對水的靜態接觸角為167°，滾動角為3°；對正己烷的靜態接觸角為162°，滾動角為3.5°。