[发明专利]超疏水玻璃微珠及其制备方法和超疏水涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及有机/无机复合超疏水材料技术领域，公开了一种超疏水玻璃微珠及其制备方法和超疏水涂料及其制备方法。超疏水玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：将玻璃微珠分散于混合溶剂中，然后加入有机胺和疏水性硅烷偶联剂混合接触；其中，所述玻璃微珠与所述疏水性硅烷偶联剂的重量比为1:0.1‑0.9；所述玻璃微珠的粒径为1‑200μm。该方法步骤简单且可节约原料成本并且可进行工业放大，并且利用超疏水玻璃微珠制备的超疏水涂料，并由此超疏水涂料得到的超疏水涂层具有良好的疏水性，及耐磨、耐划性能。

技术领域

本发明涉及有机/无机复合超疏水材料技术领域，具体涉及一种超疏水玻璃微珠及其制备方法和超疏水涂料及其制备方法。

背景技术

超疏水材料是一种新型功能材料，在超疏水材料表面有着像荷叶表面一样“水珠滚动、滴水不沾”的效果，具有显著的疏水、易洁、防结冰以及防雾等优秀特性，可广泛应用于建筑、桥梁、交通、电气设备、机械设备、海洋防污、油水分离、抑菌等领域，具有良好的应用前景。超疏水表面与水的稳定接触角需要大于150°，一般来说制备超疏水表面需要满足两个条件：第一是成材率表面有低表面能物质修饰；第二是材料表面具有微-纳米分级结构。目前，制备超疏水表面一般通过模板法、光刻蚀法、等离子体刻蚀法、层层组装法等多种技术和方法。这些方法由于对设备的需求很高导致其制备超疏水涂层成本较高。因此研究开发出一种性能优良且制备过程简易的超疏水材料用于超疏水涂层具有重要意义。

树莓状粒子因其特殊的分级结构而呈现出特有的性质，使其在超疏水材料制备方面有广泛的应用。树莓状粒子是形似树莓的微粒，主要通过将尺寸较小的粒子利用物理或化学方法附着于尺寸较大的粒子上，从而形成的具有特殊分级结构的微粒。树莓状粒子具有大的比表面积、高的粗糙度以及高的光散射性，在超疏水领域具有非常广阔的应用前景。

专利CN 107998997B公开了一种类树莓状微球的制备方法，该类树莓状微球以聚甲基丙烯酸甲酯为核，二氧化硅为壳。该方法制备的类树莓状微球尺寸可控，利用该类树莓状微球得到的超疏水涂层具有良好的化学稳定性和疏水性。W.ming等利用氨基与环氧基之间共价键的结合制备出了粗糙程度极高的二氧化硅树莓状复合粒子的表面，进而利用聚二甲基硅氧烷对其进行改性，最终得到的超疏水材料疏水性能优良。

尽管现在很多研究表明树莓状粒子疏水性能优良，但是在制备树莓状粒子过程中还存在需要分步制备大小球工艺，工艺繁琐，且实验成本高等问题，最主要的是难以工艺放大，进行工业产业化有很大的阻碍。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中超疏水材料制备成本高昂、制备过程繁琐且难以工业放大等问题，提供一种超疏水玻璃微珠及其制备方法和超疏水涂料及其制备方法，该方法制备流程简便且可以进行工业化放大，得到的超疏水玻璃微珠树莓状形貌完整，同时利用所述超疏水玻璃微珠制备得到的超疏水涂料可以应用于超疏水涂层，得到的超疏水涂层表面与水接触角大于150°，还具备优良的抗磨耗、划伤的机械性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种超疏水玻璃微珠的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将玻璃微珠分散于混合溶剂中，然后加入有机胺和疏水性硅烷偶联剂混合接触；

其中，所述玻璃微珠与所述疏水性硅烷偶联剂的重量比为1:0.1-0.9；

所述玻璃微珠的粒径为1-200μm。

优选地，所述玻璃微珠为实心玻璃微珠和/或空心玻璃微珠。

优选地，所述疏水性硅烷偶联剂选自烷基三甲氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷、含氟烷基三甲氧基硅烷和含氟烷基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上；其中所述烷基为C1-C20的烷基。

优选地，所述有机胺选自三乙醇胺、三丙醇胺和三烷基胺中的一种或两种以上。

优选地，所述玻璃微珠与有机胺的用量的重量比为1:0.5-3。