[发明专利]一种稳定透明的超疏水或超双疏涂层及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种稳定透明的超疏水或超双疏涂层及其制备方法和应用。

背景技术

超双疏表面由于其独特的疏水疏油性能，可应用于很多方面。超双疏表面拥有自清洁功能，可用于太阳能电板或者一些需要保持清洁的镜面，比如燃气灶具的表面。再者金属表面形成超双疏表面也可极大地改善金属表面的抗腐蚀性能。另外，如果在电线或者高压电网上构筑超双疏表面，可避免电线在冰暴或者雪暴天气表面形成冰冻层，从而引起短路导致大范围断电工厂停产，甚至导致铁路等交通运输线路的中断。

超双疏表面的制备方法有很多，主要是遵循如下两个原则：（1）尽量提高材料表面的粗糙度，尤其是微米纳米层次的粗糙度，因此一般采用无机纳米粒子来构筑粗糙表面；（2）尽量降低基材表面的表面能，因此考虑含氟化合物和含氟聚合物，在材料表面镀上一层含氟化合物薄膜就成为制备氟表面的最为经济有效的方法，这样还可保持材料内部的组成和性质。含氟化合物在基底表面可形成含氟薄层，甚至可通过化学键合方式结合在基底表面，从而赋予表面超双疏特性。

为了制备性能良好又实用的超双疏表面材料，许多研究者进行了大量的研究工作。申请号为200810183392.4的中国专利中提出了一种将铝或者铝合金片进行两步电化学处理后再用全氟长链烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯处理得到表面具有超双疏性质的表面。这种方法同样存在粘结强度不够或者表面容易损坏的问题。申请号为01110291.8的中国专利申请中提出了一种用化学气相沉积方法制备具有超双疏性能的阵列结构薄膜，但工艺比较苛刻，不易于工业化生产应用。

申请号为201110131477.X的中国专利申请中提出了一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超双疏表面。但表面含氟部分为单分子薄层，因此易于受到污染或者损毁。申请号为201110090620.5的中国专利申请中提出了一种双疏性含氟可交联嵌段共聚物的制备及其在二氧化硅表面组装后形成含氟纳米微球，并且应用于构筑超双疏表面。这种方法需要工艺复杂的嵌段共聚物的制备，同时需要苛刻组装条件。

申请号为201110266897.9的中国专利申请中提出了一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，并且使用时候需要共混组装反应，工艺比较复杂。

虽然近年来，利用含氟聚合物构筑超双疏表面的报道较多，但是目前文献报道的大部分含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强，从而导致所构筑的超双疏表面存在不牢固，耐摩擦，耐洗涤性不强等缺点，同时大部分文献中提到的超双疏材料的构筑方法复杂，成本较高。且由于不能提供一种具有普遍交联效果的涂层，因此大部分专利中的超双疏涂层只能针对某一特殊领域，其应用面较窄。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种稳定透明的超疏水或超双疏涂层的制备方法；

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法得到的超疏水或超双疏涂层；

本发明的再一目的在于提供上述超疏水或超双疏涂层的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种稳定透明的超疏水或超双疏涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）将纳米粒子、环氧树脂及溶剂进行共混得到环氧树脂杂化溶液，所述纳米粒子、环氧树脂及溶剂的质量比为1:（0.1～2）:（1～20）;

（2）将含氟物质及催化剂溶于溶剂中制备得到含氟溶液，其中含氟物质、催化剂及溶剂的质量比为1:（20～200）:（20～500）;

（3）将步骤（1）所得环氧树脂杂化溶液喷涂到基材表面，再将该基材在温度为80～130℃下烘干0.5～5小时，再将步骤（2）所得含氟溶液喷涂于基材表面，待溶剂挥发干之后，再将基材在温度为80～130℃下烘干0.5～5小时，最后用溶剂冲洗基材表面，得到稳定透明的超疏水/超双疏涂层。