[发明专利]一种水性透明超双疏纳米涂料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种水性透明超双疏纳米涂料，其特征在于，亲水性二氧化硅纳米颗粒乙醇溶液与正硅酸乙酯或四氯化硅反应，再加入硅烷偶联剂偶联后和氟硅烷反应得到油性纳米涂料，所述的亲水性二氧化硅纳米颗粒乙醇溶液与正硅酸乙酯或四氯化硅的体积比是20～40:1，所述硅烷偶联剂是KH570，所述的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯或四氯化硅的摩尔比是2～4:1，所述的氟硅烷与正硅酸乙酯或四氯化硅的摩尔比是2～4:1；按体积比1～2.5:1的比例将油性纳米涂料和氟碳树脂混合均匀得到有机-无机杂化涂料，旋蒸浓缩至20～40mg/mL得到高固含量油性纳米涂料浓缩液；加水超声分散稀释至设定浓度得到水性透明超双疏纳米涂料。

2.如权利要求1所述的水性透明超双疏纳米涂料，其特征在于，所述的亲水性二氧化硅纳米颗粒是气相团聚物、单分散微球或串珠状纳米链，浓度为1～10mg/mL。

3.如权利要求1或2所述的水性透明超双疏纳米涂料，其特征在于，含水量>50％v/v时，加入表面活性剂，表面活性剂的添加量占水性透明超双疏纳米涂料体积的1～90％。

4.如权利要求3所述的水性透明超双疏纳米涂料，其特征在于，所述表面活性剂是十二烷基硫酸钠、Span 80、Tween 20、Triton X-100或Surfynol 61中的任一种。

5.制备权利要求1、2或4任一所述的水性透明超双疏纳米涂料的方法，其特征在于，步骤为：

(1)油性纳米涂料制备：20～30℃下，将亲水性二氧化硅纳米颗粒加入到EtOH中，超声波分散后，在磁力搅拌条件下，加入正硅酸乙酯或四氯化硅，随后，滴加用盐酸酸化或氨水碱化的乙醇与去离子水的混合液，滴入硅烷偶联剂，继续磁力搅拌偶联反应充分后，缓慢滴加氟硅烷，继续磁力搅拌反应充分后，即获得油性纳米涂料；

(2)有机-无机杂化涂料制备：首先，在油性纳米涂料中加入氟碳树脂溶液，获得油性有机-无机杂化涂料，随后将油性纳米涂料放入旋蒸仪旋蒸获得浓度20～40mg/mL的高固含量油性纳米涂料浓缩液；

(3)水性纳米涂料的制备：超声波分散，并在机械搅拌条件下，将去离子水或去离子水和表面活性剂加入高固含量纳米涂料浓缩液分散均匀得到水性透明超双疏纳米涂料。

6.如权利要求5所述的制备水性透明超双疏纳米涂料的方法，其特征在于，步骤(1)中相对于正硅酸乙酯，各物质体积配比为正硅酸乙酯:水:EtOH:盐酸/氨水＝1:2～4:2～4:0.05～10，滴加速度0.1～0.5mL/s，反应24～48h。

7.如权利要求5所述的制备水性透明超双疏纳米涂料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述氟碳树脂溶液是将树脂及其固化剂超声分散于乙醇中，30～60min后获得的均匀溶液。

8.基于权利要求1、2或4任一所述的水性透明超双疏纳米涂料的应用，其特征在于，包括下列步骤：

(1)喷涂法：选用喷嘴直径0.5～2mm的喷枪喷涂，以压缩空气为气源，首先调整喷斑为扇形，喷嘴距基材待喷涂表面10～20cm，从左至右以2～5cm/s的速度从上到下依次喷涂，喷涂压力为30～80psi，随后从上至下以2～5cm/s的速度从左到右依次喷涂，喷涂压力不变，如此重复两次至五次，水性透明超双疏纳米涂料中含水量大于60％时，则先用热台将基材加热至60～80℃，再进行喷涂；

(2)涂层后处理：采用非挥发性表面活性剂或无表面活性剂时，将处理后的基材放入水中，常温浸泡1～2h后，取出晾干，即在基材表面获得透明超双疏涂层；在采用挥发性表面活性剂时，喷涂结束后即获得透明超双疏涂层。

9.如权利要求8所述的基于水性透明超双疏纳米涂料的应用，其特征在于，所述基材是玻璃、瓷砖、混凝土、金属、纺织物、塑料、木材、复合材料中的任一种。