[发明专利]一种水基超疏水涂料及其制备方法

说明书

本发明为一种水基超疏水涂料及其制备方法。该涂料包括以下质量分数的原料：疏水性树脂1％‑20％，疏水性树脂的良溶剂10％‑90％，添加剂0.01％‑1％，纳米颗粒0.1％‑10％，水余量。所述的添加剂为固化剂或粘合树脂；所述的疏水性树脂为有机硅树脂、氟碳树脂、氟化改性环氧树脂和氟化改性聚氨酯中的一种或多种。所述的纳米颗粒为气相二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、氟改性纳米二氧化硅、烷基改性纳米二氧化硅中的一种或多种。本发明使用原料易得，配制条件简单，可通过简单的浸涂或喷涂工艺对多种基底进行处理，进而固化得到超疏水表面。

技术领域

本发明属于功能涂层制备方法技术领域，具体涉及一种水基超疏水涂料及其制备方法。

背景技术

超疏水状态定义为小水滴在疏水表面静态接触角大于150°，同时滚动角小于10°的超浸润状态。自然界中的荷叶表面、水黾腿部、蝴蝶翅膀、玫瑰花瓣等因它们表面独特的微米/纳米分级粗糙结构和化学组成，具备优异的超疏水性，从而具备了在一定环境条件下的生存优势。基于仿生理论，近来超疏水表面的制备研究成为一大热点。超疏水表面特有的超浸润特点使得超疏水材料具有的自清洁、减阻、防水、防雾、防结冰、微流控等功能，在航空、航海、能源、建筑、电子、防腐、传感器、流体输送等领域均拥有广阔的应用前景。

超疏水的特性是由材料表面的化学组成和粗糙度共同决定的，低的表面自由能和适宜的粗糙度是制备超疏水表面的两个不可或缺的因素。基于该理论，目前研究人员开发出了许多方法来制备超疏水表面，主要可以分为两类。一类是“自上而下”的方法，包括等离子体刻蚀、湿法刻蚀、机械加工、压印、激光烧蚀等；另一类是“自下而上”的方法，包括静电纺丝、电化学氧化、化学氧化、水热合成、溶胶-凝胶、喷涂等方法。但是，现有的大多方法存在生产设备昂贵、原料价格高昂、制备流程冗长、工艺复杂等限制，难以实现由实验室制备到大规模生产应用的转化。

复合涂料因其易于大规模生产和涂覆，越来越多地被用来处理各种基材，来获得具有超疏水性的表面。Parkin等人先在基材上涂覆一层胶粘剂，再涂覆经过含氟偶联剂改性的二氧化钛颗粒的乙醇分散液，干燥后得到既疏水又疏油的超双疏涂层。专利CN105085953A利用相分离法，将良溶剂和不良溶剂均匀混合，后将聚乳酸溶解在混合溶剂中制得预涂覆液，再加入不良溶剂制得涂覆液，在基材上涂覆、干燥后得到聚乳酸超疏水膜。其中良溶剂和不良溶剂均为挥发性的有机溶剂。CN101962514A将低表面能聚合物、具有光催化活性的纳米粒子和交联剂溶解分散在有机溶剂中，通过交联剂将低表面能聚合物和无机纳米粒子结合，室温干燥固化得到超疏水涂层。专利CN106118356A先用苯并三氮唑和介孔二氧化硅空心球制得复合粉体，用硅烷偶联剂和硼酸铝晶须通过调节pH制得复合溶胶，再将粉体、溶胶与几种乳化剂混合得到纳米氮化铝改性青铜雕塑超疏水防腐涂料。

以上方法存在工艺复杂、有机溶剂用量多或依赖乳化剂等助剂等问题，因此，开发一种工艺简单、环境友好的超疏水涂料具有重大意义。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中的不足，提供一种水基超疏水涂料及其制备方法。该方法通过在分散体系中利用比例达到8％-85％的水，替代了当前技术中常用的挥发性有机溶剂，符合环保趋势；此外，通过选取可与水混溶的四氢呋喃等有机溶剂，无需乳化剂(不环保)即可得到稳定乳状液；并且在最后向分散液在超声环境下滴加水，实现了分散相液滴数量和尺寸的可控制备。本发明得到的超疏水表面所必需的粗糙结构中，疏水树脂包覆着纳米颗粒，颗粒不暴露，疏水亲水均可。

本发明所采用的技术方案为：

一种水基超疏水涂料，该涂料包括以下质量分数的原料：疏水性树脂1％-20％，疏水性树脂的良溶剂10％-90％，添加剂0.01％-1％，纳米颗粒0.1％-10％，水余量。

所述的添加剂为固化剂或粘合树脂。

所述的疏水性树脂为有机硅树脂、氟碳树脂、氟化改性环氧树脂和氟化改性聚氨酯中的一种或多种。