[发明专利]氟硅树脂/复合改性纳米材料杂化超双疏涂层及制备工艺

说明书

本发明公开了氟硅树脂/复合改性纳米材料杂化超双疏涂层及制备工艺，其采用的涂层材料包括氟硅树脂、分散溶剂、复合改性纳米SiO₂‑TiO₂粒子、偶联剂一及消泡剂；复合改性纳米SiO₂‑TiO₂粒子的制备方法为，将纳米SiO₂与纳米TiO₂进行球磨混合获得混合纳米粉末，将混合纳米粉末和表面活性剂加入至溶剂一中进行分散获得混合纳米粉末分散液，将偶联剂二加入至溶剂一与水的混合物中获得偶联剂水解液，将偶联剂水解液滴加至混合纳米粉末分散液中，搅拌加热反应，获得复合改性纳米SiO₂‑TiO₂粒子。依靠SiO₂‑TiO₂纳米粒子的复合改性，能够大幅提高粒子的加入量而不影响涂层其他性能，以实现氟硅涂层真正有效超双疏、耐磨、制备工艺简单等技术目的。

技术领域

本发明涉及超双疏涂层制备领域，特别涉及一种耐磨氟硅树脂/复合改性纳米SiO₂-TiO₂杂化超双疏涂层及制备工艺。

背景技术

超疏水涂层是指在固体表面涂覆一层或多层超疏水材料，以具有高的水接触角(150°)和低的滚动角(10°)，实现其防腐蚀、防水、防覆冰等功能。超疏水涂层由于具有优良的疏水性，涂覆金属构件外面，减少了水气环绕，能够实现防腐功能；在冻雨降雪天气情况下，超疏水表面保持不结冰状态或降低冰层的附着力，防止或延缓输电线路覆冰，在导线表面制备具有耐久性防覆冰性能的超疏水涂层，是实现主动防覆冰经济可行的技术。随着人们对新型材料的开发要求的逐渐提高，仅具有单一超疏水性的材料已不能满足人们的需求，因此多功能性超双疏材料应运而生。超双疏表面的设计主要基于以下两种原理:一是依靠氟原子迁移至表面，使表面具有极低的表面能，油污不易在其表面粘结；二是依靠光催化降解作用，使有机油污分解。制备超双疏表面的关键是低表面能物质与表面粗糙结构。超双疏涂层能同时实现超疏水与超疏油的功能，能够显著降低固体的表面自由能，具有防污染、自清洁、疏水、疏油、低阻力、低摩擦等特性，将超双疏涂层涂覆于输变电设备绝缘子，能够有效减少污秽附着并保持干燥不被润湿状态，增强绝缘性能，防止污闪事故。

然而将超疏水或超双疏涂层拓展到实际应用中，仍存在较大障碍：(1)目前制备的超疏水表面粗糙结构不稳定，耐指纹或耐磨性差，当受到磨损时会使得超疏水现象消失，这是由于超疏水表面不耐油污，受到油污污染，从而引起接触角减小；此外表面磨损会使得微观结构遭到破坏时，表面粗糙度会降低，再者，表面磨损可能会导致表面的低表面能物质的化学组成发生改变，导致超疏水表面的疏水性能降低或丧失。然而表面粗糙结构不稳定的根本原因是微观粗糙结构和基底之间、微观粗糙结构相互之间的结合牢度低，粗糙结构易被破坏，鉴于此目前还未有获得过广泛实际应用的超疏水涂层；(2)超双疏表面通常需要昂贵的机械设备，制备工艺复杂，生产成本较高，极大地限制了超疏水涂层的应用；(3)超双疏涂层通常需要底面两层漆的组合使用，需要专用的配套固化剂联合使用，在实际应用中使得修复维护难以实现；(4)涂层需经热处理，交联固化温度较高，在实际应用中利用高温进行涂层固化无疑增加了施工难度。

氟硅树脂将氟树脂的低表面能与有机硅树脂的耐候性进行有机结合，是制备超双疏涂层的一种典型的低表面能材料。然而关于氟硅超疏水涂层的研究大多限制于单一纳米粒子的填充作用，并且局限于多种纳米粒子的物理性混合，因此随着纳米粒子充填量的增多，通常会伴随着涂层的成膜性等其他性能的下降。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种耐磨氟硅树脂/复合改性纳米SiO₂-TiO₂杂化超双疏涂层材料，依靠SiO₂-TiO₂纳米粒子的复合改性，能够大幅提高粒子的加入量而不影响涂层其他性能，以实现氟硅涂层真正有效超双疏、耐磨、制备工艺简单等技术目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：