[发明专利]一种材料表面防护用超疏水涂层喷剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土、金属、玻璃、石材、纺织品、塑料、木材等材质基材表面疏水化防护，应用范围是交通设施、建筑物、交通工具、织物等。具体是一种材料及设施表面防护用超疏水涂层喷剂及其制备和使用方法。

背景技术

在大气、阳光、酸雨、盐雾、高低温等物理或化学因素作用下，混凝土、金属、玻璃、石材、纺织品、塑料、木材等材质设施在使用过程中会出现这样那样的问题。如金属表面会被腐蚀而出现锈蚀，混凝土、石材在水分及高低温变化、碱酸作用下容易被侵蚀而出现风化开裂，玻璃表面会结雾、结霜，纺织品表面会吸附大量污染物，木材易吸潮发生湿胀、变形和霉变，电线等在低温下表面容易结冰，等等。这些现象给人们的日常生活和工作造成了很大困扰，对工程及设备的正常运营和安全生产造成了极大威胁。为改善工作和生活环境，减少资源和能源的浪费，提高相关设施及工程的耐久性，许多科研机构投入了大量的人力、物力、财力研发表面防护材料来解决这些难题和实际问题。

超疏水材料凭借其能够有效抑制材料表面氧化、腐蚀、污染物附着、结冰结霜和减少材料表面电流传导等而备受人们的关注，这些特殊的性能使其在建筑物、轮船、电气设备、洁具、卫星天线、电缆、玻璃等的表面防护方面具有很大的应用价值。研究发现，超疏水特性是由材料的表面微结构和材料的表面化学组成共同决定的。采用刻蚀法、溶胶-凝胶法、气相沉积法、电化学法、异相成核法、等离子体处理法、交替沉积法、模版法、自组装法、溶剂-非溶剂法等方法，在混凝土、金属、玻璃、石材、纺织品、塑料、木材等材质基材表面构建牢固的超疏水涂层，可以阻止这些材料与水分及有害物质接触，从而便可对这些基材进行保护和防护，最终可以提高相关基材的耐久性、延长使用寿命，并赋予这些材料及相应设施具有防水、耐腐蚀、防污自清洁、防结冰结霜等性能。

公开号为CN101935834A、CN101007304A的专利通过沸水或硝酸及其铜-镍盐对铝材进行处理再辅以疏水化修饰，得到超疏水的铝及铝合金表面。该方法仅局限于铝制品表面的超疏水修饰。

公开号为CN101649152A、CN101307210A、CN101157809、CN101117713、CN101205439A的专利和美国专利US6068911等通过将EVA、硅丙乳液或聚四氟乙烯粉等聚合物与正硅酸乙酯、无机纳米粒子、硅烷偶联剂等在酸性或碱性催化剂作用下，经过复杂工艺制备得到超疏水涂层。

公开号为CN101734945、CN103923561、CN104231916A、CN102795786A、CN104650725的专利利用有机硅、表面改性纳米粒子、石墨烯等制得防护剂，其涂膜对水的接触角提升小、憎水效果欠佳或防护时间短、应用于工程时实用性受限。

然而，现有的这些方法或多或少存在以下一些问题：(1)使用昂贵的材料(如表面极低的氟聚合物等)或设备，成本高，实际利用价值低；(2)用到有毒的溶剂(如甲苯、二甲苯等)，不利于施工及环保应用要求；(3)在防护剂应用前需要对基材表面进行打磨、抛光、清洗等繁琐处理；(4)难以达到优异的憎水效果或超疏水涂层附着不牢，在外力作用下容易破坏、防护时间短；(5)需要复杂的制备工艺，很难在大面积的工程表面施工，应用于工程时实用性受到很大局限性，等等。而实际中采用的方法通常要求原材料及制备设备等成本低、材料及工艺环保、制备工艺简单、防护效果耐久性好等。因此，目前真正具备实用性、高效性、环保性、耐久性的表面防护用超疏水材料并不多见，发明一种简单而且成本低的技术制备超疏水防护材料、并能够通过简单的工艺制备防护涂层是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土、金属、玻璃、石材、纺织品、塑料、木材等材质基材表面防护用超疏水涂层喷剂，以保证这些基材及相应设备设施在大气、阳光、酸雨、盐雾、高低温等物理或化学因素作用下免受或少受被腐蚀而锈蚀、霉变、变形、风化开裂、渗水、结雾/结霜/结冰、吸附污染物等问题。

本发明的另一目的在于提供一种基材表面保护用低成本、环保、制备工艺简单、防护效果好的超疏水涂层喷剂的制备方法。

本发明的进一步目的在于提供一种超疏水涂层喷剂的使用方法。

为实现上述之目的，本发明采取的技术方案为：

(一)一种超疏水涂层喷剂，是由无机纳米粒子、无机微粒、疏水剂、溶剂组成，其重量比为无机纳米粒子0.3～2份、无机微粒0～1.7份、疏水剂10～30份、溶剂68～89.7份。