[发明专利]一种超疏水表面涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水表面涂层及其制备方法，所述超疏水表面涂层由包含环氧树脂、环氧固化剂、环氧溶剂和碳纳米管的超疏水溶液在基底材料上喷涂后得到的。本发明的超疏水表面涂层具有材料易得、自清洁、防覆冰等优点，制备工艺简单，便于大规模生产与应用，属于高分子涂层材料领域。

技术领域

本发明属于高分子涂层材料领域，具体涉及一种超疏水表面涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，在“生物仿生学”启发下，超疏水表面引起了大量研究者的兴趣。超疏水表面在自清洁、防雾、防覆冰、防污、防腐、减阻等领域等具有广泛的应用前景，是一种重要的表面防护技术。一般认为，水接触角θ<90°的材料表面亲水，θ>90°的材料表面疏水，而θ≥150°的材料表面定义为超疏水表面，因此，将超疏水技术应用于金属表面防护领域是一种重要的突破，具有广阔的发展前景。

超疏水表面由微米、纳米级的粗糙表面结构构成，因而大多机械强度不高，在受到外力作用破坏时，其表面疏水性能下降，内部完整性遭到损伤，产生裂口等缺陷，防护能力随之降低。另外，从技术方法上,很多用于制备超疏水材料的方法仍然存在设备原材料昂贵、步骤繁杂、重复性差，如刻蚀法、转化膜法、模板法等目前常用超疏水表面或涂层制备技术只适合用于实验室研究，无法用于满足工业生产中大面积制备的需求。因此，提高涂层机械强度、采用一种经济和高效的方法制备大面积超疏水表面涂层，成为发展长效、耐久超疏水表面技术的关键。

发明内容

为达上述目的，本发明提出一种超疏水表面涂层及其制备方法，所述超疏水表面涂层具有材料易得、自清洁、防覆冰等优点，制备工艺简单，便于大规模生产与应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超疏水表面涂层，由包含环氧树脂、环氧固化剂、环氧溶剂和碳纳米管的超疏水溶液在基底材料上喷涂后得到的；

所述碳纳米管本身并不具有超疏水的性质，只有将其与所述环氧树脂和环氧固化剂充分分散均匀后，喷涂至基底材料上，得到的涂层表面会形成微纳结构，才具有超疏水性质，从而喷涂得到超疏水涂层。

进一步地，所述微纳结构呈高低起伏不平状。

进一步地，配制所述超疏水溶液时，环氧树脂、环氧固化剂、环氧溶剂和碳纳米管的含量为：环氧树脂1-3份，环氧固化剂0.1-2份，环氧溶剂50-200份，碳纳米管0.5-2份。

进一步地，所述碳纳米管直径为10～20nm，含量占所述超疏水表面涂层总质量的5-40％；该含量下制备得到的超疏水表面涂层的超疏水性能、机械性能和附着力均较好。所述碳纳米管的优选直径为15nm。

进一步地，所述碳纳米管直径为10～20nm，含量占所述超疏水表面涂层总质量的5-30％。

进一步地，所述碳纳米管直径为15nm，含量占所述超疏水表面涂层总质量的5-40％。

进一步地，所述碳纳米管直径为15nm，含量占所述超疏水表面涂层总质量的5-30％。

进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

进一步地，所述双酚A型环氧树脂包括双酚A型二缩水甘油醚树脂、双酚A型E51树脂、双酚A型E44树脂、双酚A型Epon828树脂和双酚A双丙烯二丙烯酸酯中的任意一种或任意两种或两种以上。

进一步地，所述环氧固化剂为聚醚胺D-230、聚酰胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和环己二胺中的任意一种或任意两种及两种以上。

进一步地，所述环氧溶剂为丙酮。

进一步地，所述超疏水表面涂层的疏水角度θ≥154°。