[发明专利]有机硅超疏水纳米复合涂层及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于超疏水涂料及其制备技术领域，具体涉及一种超低无机粉体含量的有机硅超疏水纳米复合涂层及其制备方法和用途。

背景技术

超疏水材料因其具有防水，防雪，防冰，防污，防腐，自清洁等功能而在建筑物内外墙，汽车车体，船体，各种管道，电器电子器件，玩具，塑料制品，玻璃制品等领域具有实际的应用价值，使其最近几年成为了科学研究和工业应用中的热点。

超疏水材料的制备通常需要满足两个关键条件：一是材料表面有足够的粗糙度，特别是具有微纳米的双重尺度结构，二是表面材料为疏水性材料，具有足够低的表面能，即通常情况下，水滴在平滑的表面物质上的接触角能达到90°以上。通过纳米无机粉体与聚合物复合的方法，可以有效利用纳米粉体材料的粗糙结构以及聚合物的疏水性质，从而制备超疏水复合材料。如荷兰科学家利用粒径为70nm的经氨化后的二氧化硅粒子与粒径为700nm的经环氧化处理的二氧化硅粒子之间的相互反应，首先得到粗糙度结构，然后在其表面修饰从而得到具有超疏水的低表面能表面(Ming，W.，D.Wu，et al.(2005).″Superhydrophobic films from raspberry-like particles.″Nano Letters 5(11)：2298-2301.)。如马丽等利用高含量的金红石型纳米二氧化钛(12％)和氟树脂制备了超疏水涂层(马丽，安秋凤，许伟，董晓红，纳米二氧化钛/氟树脂超疏水涂层的制备及性能，电镀与涂饰，2012，31(1)：59)。王东等采用高含量的二氧化硅(大于3％)和硅树脂制备了超疏水复合涂层(王东，贺军辉，刘红缨，二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究，影像科学与光化学，2011，29(5)：372)。李伟等通过疏水二氧化硅和聚苯乙烯在二氧化硅含量高于50％的情况下得到了超疏水涂层(李伟，卢晟，李梅，疏水二氧化硅/聚苯乙烯超疏水复合涂层的简易制备及其防沾污性研究，材料导报B：研究篇，2011，25(8)：99)。

CN101845242A(四川大学)公开了超疏水纳米复合涂料及其制备方法。

目前所采用的无机填料和聚合物复合材料的方法来实现超疏水至少具有以下几个典型的问题：

(1)为了得到高的疏水性能，均需要足够高的无机填料(普遍情况下大于5％，极少见的情况大于，3％)才能保证所需要的表面物理粗糙度。

(2)高含量的无机填料的加入会导致聚合物本身的优良性质降低，比如疏水性达不到要求，因此所用的无机填料一般均需要进行预先的疏水修饰。另外，还会降低聚合物与基底材料的粘结能力，聚合物比如有机硅树脂本身的耐候性等等。

(3)高含量的无机填料会导致体系的粘度过大，从而不利于涂料的喷涂，滚涂，浸涂，刷涂等方式的施工。

这些问题的存在导致高含量无机填料与聚合物超疏水复合涂料的实际应用前景大大下降，在保证超疏水的功能前提下降低无机填料的使用含量才有可能尽量不降低聚合物材料本身的优异性能，从而实现无机填料和聚合物超疏水复合涂料的工业应用。但是，目前采用超低含量的无机填料(重量分数低于3％)与有机硅树脂实现超疏水的报道却非常少见。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种超低含量无机纳米填料的超疏水纳米复合涂料。

根据本发明的第一实施方案，提供具有超低的无机粉体含量的有机硅超疏水纳米复合涂层，其中该复合涂层依次包括：基底材料，作为内涂层的含无机粉体的有机硅树脂涂层和作为外涂层的不含无机粉体的有机硅树脂涂层，或者该复合涂层依次包括：基底材料，作为内涂层的不含无机粉体的有机硅树脂涂层和作为外涂层的含无机粉体的有机硅树脂涂层；

其中，基于100重量份的内层和外层总重量(按干基计算)，无机粉体的重量比是0.15-5wt％，更优选是0.2-4.5wt％；进一步优选0.3-4wt％，再更优选0.4-3.5wt％，甚至更进一步优选0.5-3.0wt％，仍然更优选0.6-2.8wt％或0.7-2.5wt％，进一步优选0.7-2.2wt％，再优选0.8-2.0wt％，更优选0.9-1.8wt％，例如1.0wt％，1.2wt％，1.5wt％，1，.6wt％；