[发明专利]防止在超疏水表面上水滴反弹和溅射的组合物

说明书

本发明涉及一种能防止在超疏水表面上水滴反弹和溅射的组合物。这种组合物包含了以下两类或三类物质：1）能降低动态和平衡表面张力的表面活性剂；2）合成或天然聚合物；3）纳米颗粒。组合物可以是1）和2）的组合；也可以是1）、2）和3）的组合。组合物在水溶液中或农药稀释液以及涂料稀释液的含量分别为水溶液中表面活性剂的含量在0.1%‑1%之间，聚合物的含量在0.005%‑1%之间，纳米颗粒在含量在1%‑20%之间。本发明联合了动态表面张力低、平衡表面张力低、以及聚合物的粘度和触变性材料的优点，共同解决在超疏水表面水溶液的弹射和溅射问题。

技术领域

本发明涉及在超疏水界面上水滴防反弹和溅射的组合物，属于农药或涂料领域技术领域。

背景技术

众所周知，水滴非常容易在超疏水表面上反弹，如图1所示，当撞击速度大到一定程度时，反弹转化为溅射，如图2所示。反弹和溅射将会造成农药、涂料、喷墨等领域材料的极大浪费，不仅有效利用率降低，而且污染环境，对操作人员带来危害和危险。通过添加表面活性剂降低动态表面张力是解决此类问题的主要手段，但也有文献报道可以采取添加少量聚合物增加拉伸粘度的方法来抑制弹射行为。

超疏水界面是一种具有特殊浸润性的界面，自然界中很多这样的超疏水界面，如甘蓝、花菜、水稻、小麦、狗尾巴草、牛筋草、花生等等的叶片。因此解决水滴在超疏水表面上弹射和溅射的问题对农药有非常重要的意义。

发明人在试验中发现，选择合适的表面活性剂或组合，可以解决低速碰撞下的弹射问题，但需要较高浓度的表面活性剂，不仅增加成本，而且无法从根本上防止在超疏水表面上的溅射现象。选择合适的聚合物，增加溶液的拉伸粘度，对抑制平行表面的溅射问题有所帮助，但无法解决在超疏水表面低速碰撞下的弹射以及低速和倾斜表面上高速碰撞下的弹射问题，且不利于液滴的铺展和渗透，不利于农药或涂料有效利用率的提高。

在液滴和超疏水表面低速碰撞时，韦伯数较低，表面张力的影响不可忽略，降低动态表面张力可以抑制弹射；高速碰撞时，雷诺数较大（紊流状态），惯性力的影响较大，增加粘度可以降低雷诺数，因此增加粘度对抑制液滴溅射时分裂行为有所帮助，因此可以抑制溅射。但是剪切粘度太大的话，不易于喷洒，聚合物浓度不能太高。

空气对其弹射起着很重要的作用，液滴高速碰撞时由于空气的剪切作用更容易发生液滴的分裂和溅射。所以这个表面比其他表面更容易发生水滴的弹射和溅射行为。增加在撞击发生时的粘度可以有效抑制液滴分裂的能力。但是单纯的增加粘度则会导致倾倒以及喷射时的不便，因此也可以采用剪切粘度较低但拉伸粘度较大，或者在撞击时粘度增加的负触变性材料，再加上表面活性剂降低动态表面张力，即可解决弹射和溅射问题。负触变性材料的特点是当剪切压力和速度上升时，粘度增加，当压力消失时，粘度又减小的特点，有效抑制反弹和溅射，并且不影响液滴的铺展和渗透。

发明人意外地发现，聚合物和纳米颗粒组合以后具有明显负触变性的特点，由此本发明联合表面活性剂和聚合物的优点来共同抑制液滴在超疏水表面的弹射和溅射行为，并延伸提出表面活性剂和负触变性材料联合来共同抑制液滴在超疏水表面的弹射和溅射行为的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止在超疏水表面上水滴反弹和溅射的组合物。

本发明通过以下技术方案实现。

一种能在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，包括：

表面活性剂，其能够降低动态和平衡表面张力，

天然或合成的聚合物，其能使所述液滴组合后在撞击时拉伸粘度或者剪切粘度增加，即具有负触变性。

优选地，所述组合物还包括纳米颗粒。

优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸双脂钠盐、聚氧乙烯烷基醚类（CiEj)、 Triton系列、有机硅助剂、萜烯、壬基酚氧乙烯中的单种或多种的组合。