[发明专利]一种超疏水碳酸钙涂料助剂的制备方法、应用和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水碳酸钙涂料助剂的制备方法、应用和使用方法，属于涂料与涂饰工艺技术领域。

背景技术

波恩大学名叫Barthlott的植物学家是最早发现荷叶具有的微米级非光滑，并且这样的表面具有明显的疏水自清洁效应，即日常活中的“莲叶效应”现象，并用Young's方程对其进行了比较系统的理论解释(Barthlott W，Neonbu C.Purity of the sacredlouts or escape from contamination in biological surfaces.Panta[J].1997,202:1-8)。疏水材料由于本身的疏水特质，液体不能渗透到材料里面，并且还会在重力的作用下流走。因此用疏水材料制作的产品具有易清洗、防污及防水的特性，在工业生产制造、国防及日常生活中有着良好的应用前景。

疏水材料的研究一直是国内外的热点项目，在涂料行业中，墙漆是超疏水研究的生点，典型为适合儿童涂鸦的墙漆。但对于与家具和装修相关的木器漆很少有涉及。特别是木器漆的漆膜在受到水分的影响，其耐冷液、耐湿热、耐干热、附着力、抗冲击等性能均会下降。因此本专利将超疏水助剂作为研究对象，旨在使用碳酸钙改性助剂添加至涂料中，形成的涂膜具备超疏水性能，尽而达到保护涂膜和物体的目的。

(1)研究意义

我国是一个生产制造大国。通过国际贸易带动经济发展，因此对材料需求量极大，能否寻找到新的可替代资源成了限制经济发展的因素。碳酸钙是一种重要的天然化合物，价格便宜，原料来源丰富，对环境产生的污染小，近年备受人们的广泛关注，纳米级别的碳酸钙具有独特分散和稳定性能，具有多种等优点，也是近些年来广西发展的特色产业。

本发明以常见的木材、竹材藤条为案例对象，运用超疏水碳酸钙助剂添加至涂料中的作法，探索超疏水的性能。

(2)国内外研究进展

疏水材料的研究一直是国内外的研究热点项目。不同基材、不同反应材料、不同制备工艺等3个方面均是国内外的研究高度关注的话题。

①不同的基材

金属材料疏水一直是国内内外研究的重点，兰州大学的赵坤就曾经做了相关的研究。在金属基体采用化学刻蚀构法造微纳米结构表面，并进行化学修饰，实验小组成功地制备了性能优异的疏水和超疏水金属材料。采用含有盐酸、氢氟酸的水溶液腐蚀铝合金表面，在铝合金基体的表面上得到了由六面体状的凹坑和凸台构成的深浅相间结构，这些凹坑与凸台之间相互连通，在微米级的凸台上又分布有许多具有更细小的纳米级的凸台，形成了制备超疏水表面所需的微纳米相间的二级阶层结构，然后经乙基三氯硅烷改性得到了具有良好超疏水性的表面。结果表明：经过实验处理的铝合金表面上形成一定粗糙度的微纳米结构，一旦水滴与表面接触，在水滴和表面间可产生一层“气垫”。这种金属表面有一层低表面能的物质存在(赵坤.植物表面超疏水及铝、铜合金基体超疏水、油表面的制备.兰州大学硕士研究生毕业论文[D].2010:1-5)。

在疏水问题上，其实大自然早就给予我们很多提示，运用仿生原理，可以改善疏水的效果。吉林大学的王淑杰等曾经在仿生疏水研究上取得一定进展。植物表面非光滑结构包括表皮细胞形态及分布，表皮粉、表皮毛被、表皮腊的单元体的形态及化学性质的分布规律，它直接影响着叶表面的防黏、疏水效果。一般具有排列整齐的表皮细胞且密被表皮腊、表皮粉的表面疏水性优秀。具有表皮毛的植物结构表面情况复杂，毛被的分布、质地、表面被腊程度将直接影响疏水效果。毛被拥有密腊的表面疏水性强，而不拥有腊的表面疏水性则弱(王淑杰，任露泉，韩志武，邱兆美，周长海.典型植物叶表面非光滑形态的疏水防黏效应.农业工程学报[J].2005,21(9):16-17)。

通过实验对众多植物非光滑表面进行筛选后，我们得到几种疏水效果优秀的植物非光滑表面生物原型。它们分别是唐苍蒲叶、云南海棠叶片、竹叶(反)表面、翠菊叶、葱叶表面等这些植物均具备了一定的疏水性能(BehnkeH D,Mabry T J.Springer,Berlin.Evolution and Systematics of the Caryopnyllales[M].1993:75-86)。