[发明专利]一种超疏水纳米涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种超疏水纳米涂料及其制备方法。

背景技术

润湿能力是固体表面的一个很重要的特征，通常固体表面的粗糙度和表面能决定着其润湿能力。超疏水是润湿能力的一种主要表现，是指水滴与其表面的静态接触角大于150°，同时滚动角小于10°。

超疏水材料因其在防水、自清洁、船体减阻、微量液滴无损失传递、微流系统等领域中具有实际的应用价值，使其成为了最近几年来科学研究的热点。超疏水表面类似于“荷叶效应”，在荷叶表面微米结构的乳突上存在纳米结构，完全不被液体水浸润，同时表面上的水滴在外界轻微扰动下很容易滚落，带走表面的污物。而要使制备的超疏水材料达到这样的要求需要满足两个关键条件:一是材料表面有足够的粗糙度，特别是具有微纳米的双重尺度结构，二是材料为疏水性材料，具有足够低的表面能。因此可以通过两个途径来实现，可以在材料表面构造微纳米结构，或在材料表面涂覆低表面能物质。

文献公开了一种超疏水丙烯酸树脂涂料和一种超疏水、低粘附纳米复合防覆冰涂料及制备方法，所制备的涂层均能实现超疏水，但两种方法的原材料涉及到了含氟的原材料，价格比较昂贵。

文献公开了采用浸入--自组装制备超疏水改性纳米二氧化硅—聚氨酯复合涂层的方法。由于该方法制备的涂层仅成膜在具有粗糙表面的铝合金基体材料上，限制了其适用范围。

文献公开了一种在玻璃基体上形成超疏水涂层的方法，利用玻璃微珠的微米级尺寸与正硅酸乙酯水解形成的纳米级尺寸粒子进行复合，再加入硅烷偶联剂修饰玻璃微珠，从而实现超疏水。由于该方法在制备超疏水涂层过程中比较复杂，且涂层与基底的结合方式是物理结合，粘结性不强，因此可实用性不强。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种超疏水纳米涂料及其制备方法， 

一种超疏水纳米涂料，其特征在于，各组分质量百分比如下：

纳米二氧化钛    0.5%～15%；

纳米二氧化硅    0.5%～15%；

硫酸钡          0%～20%；

滑石粉          0%～20%；

稀释剂          40%～70%；

有机硅树脂      20%～50%。

一种超疏水纳米涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、硫酸钡、滑石粉及分散剂按比例加入至稀释剂中，超声或高速研磨分散，得到填料分散液；其中分散剂为填料粒子质量的2%～8%。

（2）将填料分散液和有机硅树脂混合，同时加入一定量固化剂，充分搅拌至均匀；其中固化剂掺量为有机硅树脂质量的1%～3%。

（3）采用旋涂或浸涂方式涂覆于玻璃、塑料、陶瓷、金属等基材上，并于50～80℃烘干。

所述的稀释剂为无水乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯中的一种或其组合。

所述的分散剂为烷羟基铵盐（BYK180、BYK190），硅烷偶联剂（KH550、KH560）中的一种或其组合。

所述的有机硅树脂为甲基苯基硅树脂和甲基硅树脂类别中的一种或其组合。

所述的高速研磨分散是填料粒子和5毫米锆珠在砂磨分散机中高速研磨分散。

制得的涂料在基材表面与水滴接触角在145～160°之间，滚动角小于10°。该方法所用原料来源广泛，工艺简单，使用方便，成本低，适于工业化生产，可用于表面自清洁、防覆冰、防水雾、流体减阻等场合。

附图说明

图1为本发明实施例1获得的超疏水纳米涂料表面与水的接触角测试图。

具体实施方式

实施例1：

将3份二氧化钛、2份二氧化硅、0.1份 BYK180和0.2份溶剂型聚氨酯型分散剂加入至100份无水乙醇中，充分搅拌2h，再超声分散20min，得到二氧化钛和二氧化硅的分散液；

将上述分散液和50份有机硅混合，同时加入0.8份固化剂，搅拌并超声分散成均匀的涂料；

采用旋涂方式涂覆于预先清洗过的玻璃片上，旋涂次数为2次；再将玻璃片置于70℃的烘箱中烘干。

    制得的玻璃表面与水的接触角为155°，滚动角为6°。

    实施例2：

 将6份二氧化钛、8份二氧化硅、0.2份 BYK180和0.56份溶剂型聚氨酯型分散剂加入至150份无水乙醇中，加入5mm锆珠，在砂磨分散机中高速分散2h，得到二氧化钛和二氧化硅的分散液；