[发明专利]一种蒙脱土基光催化超疏水涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蒙脱土基光催化超疏水涂料及其制备方法；首先利用有机插层改性剂对蒙脱土进行改性；再对插层改性蒙脱土和纳米粉体分别进行疏水改性后作为无机组分，结合有机树脂制备超疏水涂料，将蒙脱土基光催化超疏水涂料采用成膜工艺涂覆到基体表面；所得的蒙脱土基光催化超疏水涂层的静态接触角均大于150°，滚动角小于10°，经80次耐磨测试后，接触角差异值在10％内；在户外经过3个月后涂层的色度变化值在10％内，且涂层能在紫外光的照射下降解有机污染物，实现基体的超疏水自清洁功能。本发明制备的蒙脱土基光催化超疏水涂料分散性好，所制备的涂层与基体的粘结力好，成本低，适用于大面积制备，可实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及有机无机复合法制备超疏水涂层技术领域，特是别涉及一种蒙脱土基光催化超疏水涂料及其制备方法，该涂料主要用于建筑外墙。

背景技术

超疏水涂层要求表面静态接触角CA大于150°，滚动角SA小于10°，水滴在与表面碰撞后能够沿着表面自由滚动。这种特殊的润湿性能，使超疏水涂层在日常生活与工业中具有巨大的应用前景，如自清洁、防腐蚀、抗菌、防覆冰、防雾等。

目前最常用的制备技术为有机无机复合法，该方法利用无机组分构造超疏水涂层所需要的粗糙结构，利用低表面能的有机组分作为成膜物质，采用简单的旋涂、喷涂等涂覆方式就可以制备出超疏水涂层，工艺简单，不需要特殊昂贵的设备，适用于形状复杂以及大面积的基体。但该方法常用于构筑超疏水表面所需的粗糙结构的无机组分多为纳米粉体如二氧化硅、氧化锌以及氧化钛等，纳米粉体构建微米结构所需的粉体量多，且纳米粉体作为主要原料价格昂贵，导致制备成本高，不利于工业化。另一方面，米粉体存在难分散且分散后又易于团聚的问题，储存时间短，不利于后续运输以及施工，并且涂层的机械稳定性问题仍然存在，外界的摩擦等作用对表面的粗糙结构易产生破坏，降低了其机械稳定性，使用寿命短，这也是限制其大规模应用的主要原因。

蒙脱土作为一种具有特殊层状结构的硅酸盐矿物，且我国的蒙脱土含量居世界首位，来源广泛，价格低廉，一直被用于聚合物中形成聚合物/蒙脱土复合材料，由于聚合物与层状蒙脱土之间具有很强的界面作用，可以改善复合材料的力学性能。通过对蒙脱土进行插层改性，将蒙脱土由亲水变成亲油，从而在有机组分中的分散稳定性好，同时可以增大蒙脱土的层间距，在外力的作用下，聚合物可以进入蒙脱土的层间，形成插层型复合物。而将蒙脱土作为填料引入有机无机复合法制备超疏水涂层体系中也适用。中国发明专利申请CN109135566A以及中国发明专利CN103305122A将蒙脱土和二氧化硅共同作为填料构建表面的微结构，制备机械性能优异的超疏水涂层，但发明中需要添加较多的纳米二氧化硅填料来增加涂层的粗糙度，才能达到超疏水效果，除了制备成本较高外，自清洁性能有待提高，用于建筑外墙涂料，难以实现长久的美观效果。

发明内容

针对目前存在的自清洁问题，本发明的目的在于提供一种蒙脱土基光催化超疏水涂料及其制备方法，采用有机无机复合法，将改性的蒙脱土和具有光催化活性的纳米粉体配合，制备出机械性能好，自清洁性能优越的超疏水涂料。

本发明的目的通过下述的技术方案得以实现：

一种蒙脱土基光催化超疏水涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：

1)蒙脱土插层改性：将原蒙脱土加入到去离子水中，室温搅拌均匀，然后加入pH调节液调节pH为7～12，于60～90℃搅拌反应1～3小时，最后加入插层改性剂继续反应1～3小时，洗涤离心干燥后，得到插层改性的蒙脱土；所述的插层改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵和氯代十六烷基吡啶中的一种或者多种；

2)蒙脱土的疏水改性：将插层改性后的蒙脱土加入到无水乙醇溶剂，室温搅拌均匀，得到分散均匀的混合溶液，然后加入低表面能的疏水改性剂在60～90℃搅拌反应1～3小时，洗涤离心干燥后，得到疏水改性的蒙脱土；所述的疏水改性剂为全氟癸基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三氯硅烷中的一种或者多种；