[發明專利]一種具有機械穩定性的多功能超疏水涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202110354412.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113122040A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 邢子鵬;程添智;朱琦;周衛;顧博;張震
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C09D5/14
• 分類號: C09D5/14;C09D183/04;C09D7/62
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種具有機械穩定性的多功能超疏水涂層的制備方法，屬于多功能應用涂料領域。該方法包括以下步驟：將硝酸鋅和氫氧化鉀分別溶于去離子水中，在磁力攪拌下將硝酸鋅溶液緩慢滴加到氫氧化鉀溶液中，將獲得溶液轉移到高壓釜中，在溫和的條件下反應5個小時，離心并干燥得到具有特殊形貌的氧化鋅，再用十三氟辛基三乙氧基硅烷將上述方法所得的氧化鋅粒子進行疏水改性。將正己烷、聚二甲基硅氧烷、無水乙醇按一定比例加入到燒杯中充分攪拌，再將改性后的氧化鋅加入混合液中超聲半小時，最后用噴槍噴涂即可得到超疏水涂層。所制備的超疏水涂層其接觸角達157°,滾動角為4°，并且具有較好機械穩定性、光催化和抑菌能力。

技術領域

本發明屬于多功能應用涂料領域，具體涉及一種具有機械穩定性的多功能超疏水涂層的制備方法。制備的超疏水涂層的方法簡便，成本較低，而且制備的超疏水涂層具有抑菌、光催化、耐酸堿腐蝕和較好的機械穩定性能。

背景技術

超疏水性涂料具有獨特抗潤濕性能，這種獨特的抗潤濕特性使超疏水涂料具有防結冰、防腐蝕、減小阻力、油水分離、抗菌和自清潔等方面的功能，使得超疏水涂料廣泛的應用于各種各樣的領域。防結冰的性能可應用于除冰的領域以減少冬天光伏電池和電力線出現結冰現象。防腐蝕和減阻性能可用于海洋應用、飛機和管道等。此外，超疏水性篩網可用作油水分離器，在石油工業和處理油水污染問題中非常實用。沉積在太陽能電池表面上的灰塵顆粒會降低太陽能電池蓋玻璃的透明度，這導致光伏電池的效率降低，為了解決該問題，具有自清潔性能的超疏水表面可以去除玻璃表面上的污染物。因為超疏水表面獨特的抗潤濕性能可以使其表面長時間保持干燥從而起到抑制細菌繁殖的功能，從而起到抑菌的作用。

盡管超疏水涂料在界面化學、物理學、材料科學、界面結構設計以及其他相關學科研究的基礎研究中極為重要，而且在日常生活、建筑施工、通信和電力系統、軍事裝備、航空和導航以及其他領域中具有極其廣闊的應用前景。但是超疏水材料在高溫、機械損傷、化學腐蝕、強紫外線照射等惡劣環境條件下超疏水材料的抗潤濕性能可能會降低甚至是消失，降低超疏水材料的壽命。制造具有優異機械穩定性能和耐用性的超疏水材料，延長超疏水材料的使用壽命是制造超疏水材料的關鍵。制造這種超疏水材料我們可以從超疏水被破壞的原理入手來增加超疏水材料的壽命，可以往超疏水材料中加入耐磨性的材料構建出具有耐久性的結構，提高超疏水材料的抗形變能力、耐磨性能和耐機械損傷的能力。也可設計具有自我修復力超疏水材料，在材料受到機械損傷之后可以通過材料本身的自我調節能力實現超疏水能力的再生，從而是超疏水材料可以走出實驗室更廣泛的應用于社會生活與建設中。

發明內容

本發明的目的在于解決暴露在空氣中的表面容易受到污損的物體，在受到污損、生長霉菌之后，失去其原有功能造成經濟損失的問題。提供一種具有機械穩定性的多功能超疏水涂層的制備方法，先對氧化鋅粒子用十三氟辛基三乙氧基硅烷的乙醇溶液進行改性并與聚二甲基硅氧烷、正己烷混合均勻，通過噴涂的方式制備具有機械穩定性的多功能超疏水防污涂層，氧化鋅粒子均勻分散在涂層中，形成較多的微米/納米結構，從而增加了涂層的疏水性。并且氧化鋅粒子的存在大大提高了涂層機械穩定性和防污的能力，同時氧化鋅粒子也是較好的光催化劑能夠降解有機污染物將有機污染物無害化處理，而且氧化鋅本身也是一種良好的抑菌劑可以抑制表面的霉菌滋生保持涂層的清潔減少霉菌滋生造成的人身體造成的損害。

一種具有機械穩定性的多功能超疏水涂層的制備方法是按以下步驟進行：

1、將硝酸鋅與氫氧化鉀按照1：12-14的摩爾比分別稱取適量，然后分別溶于50-80ml去離子水中，在劇烈的磁力攪拌下將硝酸鋅溶液緩慢滴加到氫氧化鉀溶液中，并繼續在磁力攪拌器下繼續攪拌半個小時。隨后將獲得溶液轉移到高壓釜中，在較為溫和的條件下（80-100℃）反應5個小時。然后將所得的白色固體氧化鋅經過兩次去離子水與兩次無水乙醇的離心，最終得到的氧化鋅在60-80℃的烘箱中干燥過夜；