[发明专利]一种水系超疏水表面涂层剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及疏水表面涂层技术，具体为一种用于在纺织品、建筑膜材料、玻璃或木板等固体材料表面上，以水为溶剂体系的超疏水表面涂层剂及其制备方法

背景技术，

近年来，超疏水表面(一般认为与水的静态接触角大于150°、滚动角小于5°的表面为超疏水表面)由于具有广泛的实用价值而倍受关注。荷花素有出淤泥而不染的美誉，荷叶的这种不易被沾污、或沾污后经雨水的冲刷便可焕然一新的现象被称为“荷叶效应”，这种具有防污和自清洁的功能也被称为防污自洁功能。如果固体材料表面具有类似于荷叶的表面微结构，即具有超疏水表面，则其也会具有防污自洁功能，同时还具有减少固体表面与空气或水的阻力、防霜防雪等其它优良性能。建筑外墙涂料、建筑膜材表面改性以及卫星天线防雪涂层等固体材料的超疏水表面一般是由涂覆超疏水表面涂层剂获得的。

国内在超疏水表面方面的研发刚起步，尤其是超疏水涂层剂的制备技术还很不成熟。例如，中国专利200610105319.6公开的一种超疏水自清洁涂料，其喷涂工艺对设备要求较高，涂料固化时间较长，并且使用了大量有机溶剂，对环境不友好；中国专利200510095423.7公开的一种无机超细纤维增强的含氟涂层，对环境不友好，且工艺繁琐，也不适合工业化大面积施工使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种水系超疏水表面涂层剂及其制备方法。该涂层剂以水作为溶剂体系，基本不含有机溶剂，产品于人无害，对环境友好，成本低，使用方便；该涂层剂制备方法工艺简单，设备要求较低，能耗少，不使用或使用很少量的有机溶剂，具有节能减排意义。

本发明解决所述涂层剂技术问题的技术方案是：设计一种水系超疏水表面涂层剂，其特征在于该涂层剂是由下述重量份数物质组成的混合物：

A组分    2-15份；

B组分    1-7份；

C组分    2-10份，

所述A组分为重量份数5-15份、平均粒径1-10μm的改性二氧化硅粒子、0.5-3份的极性有机溶剂和80-100份的去离子水组成的混均物；所述改性二氧化硅粒子由含氟硅烷偶联剂表面改性获得；所述极性有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或乙醇；

所述B组分为重量份数0.5-10份的氟树脂乳液、0.1-5份的交联剂和85-100份的去离子水组成的混均物；所述的氟树脂乳液是含氟丙烯酸酯或四氟乙烯的聚合物，乳滴粒径在50-200nm；所述交联剂是含两个以上的反应官能团，分子量在300-500，温度在130-180℃条件下发生交联反应的交联剂；

所述C组分为重量份数5-20份的增稠剂和80-100份的去离子水组成的混均物；所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，且经去离子水稀释为重量浓度为10％的增稠剂。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种水系超疏水表面涂层剂的制备方法，该制备方法以本发明所述重量份数物质的涂层剂为依据，并采用下述工艺：

1.二氧化硅粒子改性  常温下，先将1-15重量份数的含氟硅烷偶联剂加到80-100重量份数的乙醇中，再加入0.5-10重量份数的去离子水，水解2-4h，制得改性剂；然后按二氧化硅粒子25-60重量份数、改性剂60-120重量份数的比例混合，高速搅拌10-40min混均后，放入超声机中清洗5-45min，温度40-80℃，处理后取出，用真空泵抽滤→水洗→抽滤反复3-5次，然后置于70-100℃烘箱中烘干，即制成改性二氧化硅粒子，待用；

2制备A组分在常温下，按所述A组分的重量份数组成比例，先将所述改性二氧化硅粒子加入到极性有机溶剂中，搅拌均匀，再加入去离子水，高速搅拌30-60min，然后放入超声机中分散10-30min，即制成A组分，待用；

3制备B组分在常温下，按所述B组分的重量份数组成比例，将所述各组分加入容器中，搅拌均匀，即制得B组分，待用；

4制备C组分在常温下，按所述C组分的重量份数组成比例，将所述增稠剂加到去离子水中，搅拌均匀，并至粘稠糊状物，即制得C组分，待用；

5制备涂层剂在常温下，按照本发明所述涂层剂的重量份数比例，先将B组分在高速搅拌下缓慢加入到搅拌均匀的A组分中，然后用磁力搅拌器于转速50-80r/min下搅拌，并逐步加入C组分，3-10分钟加完，搅拌10-50min，即制成水系超疏水表面涂层剂。

与现有技术相比，本发明涂层剂及其制备方法具有如下优点：

1.以水作为分散系，涂层后水挥发，没有有机溶剂挥发，对环境不造成任何污染，比现有的溶剂型涂层剂在环保方面有很大的进步。