[发明专利]一种耐久型超疏水涂层及其制备方法

说明书

一种耐久型超疏水涂层及其制备方法，制备步骤为杂化涂料制备：低速机械搅拌条件下，在挥发性有机溶剂中先后加入疏水性微纳颗粒、疏水性树脂和固化剂，随后高速搅拌，再超声分散，获得杂化涂料；半固化涂层：将杂化涂料涂覆于基材表面并半固化；完全固化：将半固化涂层浸泡于固化剂与挥发性有机溶剂混合浸泡液中，取出后干燥可得具有良好耐磨性的耐久型超疏水涂层。本发明所述制备方法对基底材料和其形状没有特殊要求，适用于金属、玻璃、木材、混凝土等各种常见基材表面，设备简单、易操作，成本低廉，可大面积施工，在自清洁、防腐防霉、防冰防霜和油水分离等超疏水领域有巨大的应用价值。

技术领域

本发明属于涂料的制备和应用技术领域，具体涉及一种耐久型超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

超疏水表面指与水滴的接触角大于150°，滚动角小于10°的表面。自“荷叶效应”发现以来，超疏水表面在自清洁、防腐防霉、防冰防霜和油水分离等领域具有广泛应用。传统的超疏水表面制备方法，主要是通过仿生手段在基材表面构建微纳米粗糙结构，并用低表面能物质修饰，或者直接在低表面能材料表面构建粗糙结构。这些方法对基底材料要求较高，工艺设备较为复杂，实现规模化生产较为困难。故而，若化繁为简，制备含有微纳颗粒的超疏水涂层，将其涂覆于所需基底表面上，则对基材本身无过多要求，容易实现，且易于规模化生产。

随着对超疏水涂层的深入研究，发现超疏水性和耐磨性在一定程度上互相矛盾。具有良好超疏水性能的涂层一般树脂含量少，颗粒含量多，在外力作用下，颗粒容易脱落，涂层耐磨性差。而若增加树脂含量，颗粒则易被树脂覆盖，涂层粗糙度下降，超疏水性能变差。因此，如何解决这一矛盾，保证涂层超疏水性能的同时提高其耐磨性成为研究热点。近年来，提出的主要方法包括增强涂层与基底间结合力，防止颗粒在机械作用力下部分或完全脱落从而降低表面粗糙度，这种方法对耐磨性的提高有限，若要达到良好效果，通常需要在涂层和基底之间另外加上一层底漆，这又使工艺变得复杂，且用料价格昂贵。

基于此，本发明提出了一种新的制备耐久型超疏水涂层的方法，有效解决了超疏水性与耐磨性互相矛盾这一技术难题。该方法不需另外配备底漆，设备工艺简单、易操作，适合大规模制备生产，所得的涂层耐磨性良好，超疏水特性不易被破坏，适用于各种常见基底材料，可广泛应用于超疏水领域。

发明内容

解决的技术问题：为解决超疏水表面不耐磨这一技术难题，本发明提供一种耐久型超疏水涂层及其制备方法。本发明设备工艺简单、易操作，适合大规模制备生产。

技术方案：一种耐久型超疏水涂层的制备方法，制备步骤为：杂化涂料制备：100-500rpm低速机械搅拌条件下，在挥发性有机溶剂中先后加入疏水性微纳颗粒、疏水性树脂和固化剂，随后1000-2000rpm高速搅拌5-15min，再超声分散5-10min，获得杂化涂料；半固化涂层：将杂化涂料涂覆于基材表面并半固化；完全固化：将半固化涂层浸泡于固化剂与挥发性有机溶剂混合浸泡液中5-60min，取出后干燥可得具有良好耐磨性的耐久型超疏水涂层。

优选的，上述疏水性微纳颗粒为粒径10nm-50μm的疏水性二氧化硅、金刚砂、二氧化钛、碳纳米管、炭黑或石墨中的至少一种，所述疏水性树脂为能室温固化的氟碳树脂或有机硅树脂，固化剂为异氰酸酯。

优选的，上述杂化涂料中各成分质量配比为：挥发性有机溶剂10-25份，疏水性微纳颗粒0.6-2.2份，疏水性树脂3-7.5份，固化剂不超过1份，疏水性微纳颗粒与疏水性树脂的质量比为(2-3):10，固化剂用量为完全固化时用量的30-80wt.%。

优选的，上述半固化是指涂层涂覆后室温放置8-20h，未完全固化；所述的完全固化时用到的固化剂和挥发性有机溶剂混合浸泡溶液，与杂化涂料中用到的固化剂和挥发性有机溶剂种类相同，包含不超过1质量份的固化剂和20质量份的挥发性有机溶剂。

优选的，上述涂覆方式为刷涂、喷涂、辊涂或浸涂。

优选的，上述基材为金属、玻璃、木材或混凝土。