[发明专利]一种纳米微粒超疏水自洁墙面漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及墙面漆技术领域，具体地，涉及一种纳米微粒超疏水自洁墙面漆及其制备方法。

背景技术

据仿生学报道，荷叶表面形成的超疏水自洁效果原因有二：一是荷叶表面覆有一层低表面能的蜡状物；二是其表面有一定的微纳二元粗糙度的乳突。其中微纳二元粗糙度的乳突指的是以下两种亚微结构：一种是微米级的凸起，一种是纳米级的毛状结构。“荷叶效应”的产生与荷叶的上述两种亚微结构密切相关，经研究发现含有两种结构的荷叶的接触角为142°，而只含有微米结构的荷叶接触角为126°。科学家据此认为，纳米级的毛状结构使接触角增加16°。

科学研究发现水滴在荷叶面上只能与几个乳突点接触，水在表面张力作用下收缩为球状，能轻易滚动。而灰尘落在荷叶上时，灰尘只是在荷叶的凸点上，与荷叶的接触面积很小，因而灰尘与荷叶的吸附力很小，而灰尘和水滴间的接触面积大，灰尘粒子和水滴间有较强的吸附力，所以很容易就被水滴带走，达到自洁功能。

由此可见，疏水效果要好，不但需要好的疏水材料来制备超疏水表面，而且需要在超疏水表面形成纳米级凸点。“荷叶效应”作为一个很好的模型，已经用于诸多领域，如基于荷叶效应生产的涂料可方便房屋或建筑物表面的清洁。

国内有很多厂家生产疏水涂料，均是采用低表面能材料在基材表面形成一层疏水表面。有机硅材料和含氟材料是现阶段所公认的制备疏水表面较好的材料。然而，有机硅树脂以Si-O键为主链，并具有高支链的有机硅聚物。有机硅聚合物具有优异的耐热、耐候性能的优点，同时具有成膜性能较差和耐溶剂性能差的缺点。氟树脂结构中含有稳定的C-F键，C-F键因其健能大、F原子半径小以及键的极化率小等特点，从而具有优异的耐久性、耐候性和耐化学药品性，良好的非粘附性、低表面张力和低摩擦性，以及憎水、憎油、表面自洁等特殊的表面性能，同时有机氟碳聚合物也存在一些缺陷，如在作为涂料使用时，与底材的附着力差，对颜料、填料的润湿性差，耐低温性欠佳的等缺点，这些缺点限制了氟树脂涂料的推广应用。

如何克服克服上述有机硅材料和有机氟材料的缺点，结合它们的优点，并将其应用于制备超疏水涂料，是目前研究的热点和难点。同时，现有技术还鲜有报道有一种涂料，能像荷叶一样，既能形成疏水表面，又能在疏水表面形成纳米级凸点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本申请提供了一种疏水纳米二氧化钛的制备方法，及含有该疏水纳米二氧化钛的纳米微粒超疏水自洁墙面漆及其制备方法，所述纳米微粒超疏水自洁墙面漆，既能形成疏水表面，又能在疏水表面形成纳米级凸点，使其具有优异的超疏水性能，其与水的稳定接触角大于150度，滚动接触角小于5度，因而也具有很强的和长久的自洁能力。

本发明的技术方案如下：一种疏水纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：

1）、将纳米二氧化钛添加到其质量0.1%-2%蒸馏水中，再添加纳米二氧化钛质量0.1%-0.5%的硅烷偶联剂，加温到80-100℃，搅拌均匀，得混合物一；

2）、缓慢搅拌下添加混合物一质量10%-30%的硅氟材料，并继续搅拌至均匀混合，得混合物二；

3）、向混合物二中加入混合物二质量3%-5%的乳化剂，在80-100℃下高速乳化90-120分钟，冷却，得到粘稠的纳米二氧化钛浆料，即为疏水纳米二氧化钛。

所述纳米二氧化钛晶型为金红石型或锐钛矿型。

所述硅氟材料为有机硅氟聚合物或环氧改性硅氟聚合物。

所述硅氟材料为用长链聚硅氧烷接枝改性的含氟聚(甲基)丙烯酸酯乳液，如二甲基硅氧烷-b-聚七氟丁基甲基丙烯酸酯。

一种纳米微粒超疏水自洁墙面漆，包括下述重量份的各组分

所述疏水纳米二氧化钛颗粒的制备方法包括如下步骤：

1）、将纳米二氧化钛添加到其质量0.1%-2%蒸馏水中，再添加纳米二氧化钛质量0.1%-0.5%的硅烷偶联剂，加温到80-100℃，搅拌均匀，得混合物一；

2）、缓慢搅拌下添加混合物一质量10%-30%的硅氟材料，并继续搅拌至均匀混合，得混合物二；

3）、向混合物二中加入混合物二质量3%-5%的乳化剂，在80-100℃下高速乳化90-120分钟，冷却，得到粘稠的纳米二氧化钛浆料，即为疏水纳米二氧化钛。

所述填料为硅藻土、碳酸钙、高岭土、硅酸镁或滑石粉中任意一种或几种的混合物。

所述成膜树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯树脂中任意一种或几种的混合物。