[发明专利]一种超疏水疏油涂料溶液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，用脂肪酸和/或树脂酸与金属氢氧化物和金属碳酸盐悬浮液反应制备金属皂，再用金属皂对金属碳酸盐母颗粒进行湿表面处理，处理后向其加入子颗粒疏水纳米二氧化硅，经搅拌分散，制备得到分散均匀的悬浮液，即为超疏水疏油涂料溶液。将不同基材浸渍在超疏水疏油涂料溶液中，浸渍后干燥固化，形成超疏水疏油涂层。本发明方法降低了价格较贵的纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到了超疏水疏油的效果，所制得的涂层具有疏水疏油性、低粘附性、自清洁性和不易剥离性等性能。还公开了采用上述方法制得的超疏水疏油涂料溶液，以及所述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层中的应用。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超疏水疏油涂料溶液及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，超疏水材料已在脱模剂、汽车制造业、服装业等多个工业领域广泛应用。超疏水材料中最常用作添加剂的含硅/氟元素的化合物，通常具有耐热、耐腐蚀、憎水憎油、低摩擦系数等多种优异性能。但含氟化合物的制备一般需要较为苛刻的生产条件导致含氟原料成本居高不下，且含氟材料作为直接与人体接触的食品药品用接触层材料时具有潜在的致癌风险，因此限制了其在食品药品包装以及医用包装领域的应用。相对而言，含硅疏水材料的价格低于含氟材料、生物相容性好，但其仍然存在原料成本较高的问题，若能在保持疏水材料疏水性能的同时降低含硅材料的添加量，将有效的降低疏水材料的成本。

轻质碳酸钙是一种来源广泛价格适中的材料，常被用作橡胶、纸张添加剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、乳牛饲料填加剂，也可用作牙粉、牙膏及其它化妆品的原料，安全性高，但其不具有超疏水材料要求的低表面能，粉体易聚集无法超疏水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，该方法采用金属皂对金属碳酸盐尤其是轻质碳酸钙进行改性，使其具有超疏性，可降低价格较贵的超疏水材料纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到超疏水、疏油的效果。

本发明的目的还在于提供一种采用上述方法制成的超疏水疏油涂料溶液。

本发明的最后一个目的在于提供上述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层的应用。

本发明的上述第一个目的通过以下技术方案来实现：一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，包括以下步骤：

(1)金属皂的制备

取金属碳酸盐母颗粒溶于水中，在水浴中混匀形成均匀的金属碳酸盐悬浊液；

取金属氢氧化物加入水中制成碱性溶液；

取脂肪酸和/或树脂酸加入碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌，抽滤，将抽滤后产品烘干研磨至粉末状，得金属皂；

(2)超疏水疏油涂料溶液的制备

在溶剂中加入金属皂和金属碳酸盐，在室温下混合搅拌后加入疏水纳米二氧化硅继续搅拌分散，即得到超疏水疏油涂料溶液。

在该超疏水疏油涂料溶液的制备方法中：

优选的，步骤(1)中所述金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁和碳酸钡中的一种或几种。

在制备超疏水涂料溶液中，碳酸钙是一种常用的金属碳酸盐，因为它的价格相对较低，易于获得。碳酸钡和碳酸镁等金属碳酸盐也可以用于制备超疏水涂料溶液，并且具有一定的降低成本的功效。一些研究表明，碳酸镁具有较好的超疏水性能，比碳酸钙更具有抗污染性能，但是其价格相对较高。碳酸钡在一些情况下也具有较好的超疏水性能，但是由于其毒性较大，使用时需要注意安全性。所以，从成本和安全因素考虑，采用的金属碳酸盐是碳酸钙可能是更好的选择。

因此，考虑到对人体的安全性、环境负荷、获取成本等，更佳的，步骤(1)中所述金属碳酸盐为碳酸钙。