[發(fā)明專利]一種多維度復(fù)合疏水涂層及制備工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011366970.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112980256A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝煒;邵萬(wàn)福;王鵬宇;楊添悅;曹太山;羅奕兵;余小峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D127/12
• 分類號(hào): C09D127/12;C09D127/18;C09D7/61;C09D7/63
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一種多維度復(fù)合疏水涂層及制備工藝，涂料主要成分包含：聚四氟乙烯、其它水性氟碳樹(shù)脂、無(wú)機(jī)納米粒子、余量水；涂層制備工藝，(1)制備多維度復(fù)合涂料；(2)過(guò)濾；(3)涂層制備；（4）涂層在60?150℃條件下、保溫10?60 min。該工藝簡(jiǎn)單，相比已有超級(jí)疏水涂層，其后續(xù)熱處理溫度大大降低，更適宜于野外或大面積、大體積制品的涂層施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多維度復(fù)合疏水涂層及制備工藝。

背景技術(shù)

人們通常認(rèn)為水與涂層的靜態(tài)接觸角達(dá)90°之上可認(rèn)為它是疏水的涂層，當(dāng)水與涂層的靜態(tài)接觸角達(dá)150°之上認(rèn)為是超疏水的涂層。人工超疏水涂層對(duì)長(zhǎng)期暴露在戶外的固體有著自清潔、抗腐蝕，水中運(yùn)動(dòng)的固體減阻，霧中固體防霧等作用。目前超疏水涂層制備的方法主要有：刻蝕法、氣相沉積法、層層自組裝法、模板法、溶膠凝膠法等。

涂層的超疏水性能與材料的潤(rùn)濕性有關(guān)，材料的表面潤(rùn)濕性能取決于材料的表面化學(xué)和表面形貌，因此控制材料的表面化學(xué)和表面形貌能有效的控制材料表面的潤(rùn)濕性能。當(dāng)材料表面具有很低的表面自由能，材料即可表現(xiàn)出疏水性；同時(shí)材料表面的微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)比較粗糙，也有利于使其表面對(duì)空氣的包裹，形成固氣復(fù)合表面，同樣也可以降低其表面的自由能，產(chǎn)生較好的疏水效果。因此，通過(guò)改變涂層表面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成成分，降低涂層的表面能，使其成為超疏水表面(接觸角＞150°)，已成為制備超疏水涂層的有效途徑。

聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)良的自潤(rùn)滑性能、耐化學(xué)腐蝕性能和介電性能，以及優(yōu)異的高低溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，被稱為塑料之王。PTFE還具有低表面能，疏水性也是PTFE材料的重要性質(zhì)，但是，光滑PTFE平面的水接觸角在98到112°之間，疏水性能并不佳。為此，許多研究人員展開(kāi)了提高PTFE疏水性能的相關(guān)研究。中國(guó)專利201510677241.4公布了一種采用超臨界法制備的超疏水涂層，其水滴與表面接觸角為150°-165°。專利201410163139.8則通過(guò)控制含成纖載體的PTFE前驅(qū)膜的后處理燒結(jié)條件，通過(guò)程序控溫的方法精密控制燒結(jié)條件以得到纖維形態(tài)保持完好并具有串珠狀結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維網(wǎng)狀膜，具有超疏水性能。

上述針對(duì)PTFE疏水性能的改進(jìn)方法大多是從表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行，但對(duì)材料體系的耐溫性能有較高要求，涂層需要在300℃以上的溫度進(jìn)行熱處理，且制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，不利于大面積涂層以及無(wú)熱處理?xiàng)l件的施工，限制了PTFE作為超疏水涂層的工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)以上的不足，提供一種多維度復(fù)合疏水涂層及制備工藝。

首先，本發(fā)明提出一種技術(shù)方案：一種多維度復(fù)合疏水涂層的成分為：聚四氟乙烯10-30%、其它水性氟碳樹(shù)脂20-40%、無(wú)機(jī)納米粒子1-10%wt、助劑0.5-2%、添加劑2-10%、余量水；

進(jìn)一步，所述無(wú)機(jī)納米粒子，其特征在于，粒子為混合物，包含納米二氧化硅或碳化硅中的一種或兩種，及納米石墨或石墨烯中的一種或兩種，石墨烯含量為0-0.5% wt；

進(jìn)一步，所述其它水性氟碳樹(shù)脂為除聚四氟乙烯之外的氟碳樹(shù)脂；

所述助劑為硅烷偶聯(lián)劑或十七氟癸基三甲氧基硅烷；

所述添加劑包含分散劑、消泡劑、觸變劑、顏料。

其次，本發(fā)明提供制備方法的技術(shù)方案，其步驟包含：

(1) 制備多維度復(fù)合涂料：將聚四氟乙烯、其它水性氟碳樹(shù)脂、無(wú)機(jī)納米粒子、助劑、添加劑、水分批加入，經(jīng)強(qiáng)力攪拌、或超聲震蕩得到改性多維度復(fù)合涂料；

進(jìn)一步，所述無(wú)機(jī)粒子和固體添加劑的加入以飄散形式加入，即無(wú)機(jī)納米粒子采用篩子篩分、或以壓縮氣體為分散劑從噴嘴噴出的形式加入；

(2) 過(guò)濾：經(jīng)攪拌后的多維度復(fù)合涂料，靜置不少于10 h，然后用紗布或篩子過(guò)濾涂料；

(3) 多維度復(fù)合疏水涂層制備：多維度復(fù)合涂料在使用前，須在25-50 ℃下保溫0.2-1.5h，然后采用涂刷、或輥涂、或噴涂于基材；