[发明专利]一种超疏水涂料、涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超疏水涂料、涂层及其制备方法和应用，涉及疏水材料技术领域，在醇类溶剂中加入氨水和硅酸酯，经搅拌、反应、陈化，制得二氧化硅纳米颗粒的分散液；向二氧化硅纳米颗粒的分散液中加入低表面能的无氟有机物，制得超疏水二氧化硅纳米功能液；将有机硅树脂、丙烯酸树脂、尼龙粉、硫酸钡粉末、稀释剂、分散剂混合，制得底漆涂料；在底漆涂料中加入固化剂，涂布于基材表面制备得到底漆；再在底漆表面喷涂所述超疏水二氧化硅纳米功能液，干燥后即得超疏水涂层。在玻璃、金属、陶瓷或塑料表面涂布该超疏水涂层，提高材料的憎水防污性能。

技术领域

本发明涉及疏水材料技术领域，具体涉及一种超疏水涂料、涂层及其制备方法和应用。

背景技术

超疏水薄膜指与水滴静态接触角大于150度、滚动角小于10度的薄膜，其具有防水、自清洁、防污等功能，因而在日常生活及工业领域等具有广阔的应用前景。2002年，江雷研究组证实了荷叶等表面具有超疏水性能的本质原因，在于其表面微纳粗糙结构和低表面能物质的协同作用(Adv Mater 2002；14:1857-1860)。仿生超疏水表面利用荷叶及蝉翼等表面的仿生超疏水自洁净原理，通过在具有微纳粗糙结构的表面修饰低表面能成分或者在低表面能表面构造粗糙度的方式，实现固体表面的超疏水功能。由于超疏水特性，水滴在滑离固体表面时带走粘附在其上的粉尘粒子和污物，从而实现自清洁功能。这种自洁防污的功能在现代工业和生活的许多领域，具有重大的应用价值。超疏水薄膜材料可减少或避免灰尘等空气污染物的污染，在高湿度环境和雨天，因雨水的凝聚和滚落而带走表面灰尘实现自清洁功能。超疏水功能薄膜应用于建筑玻璃，可大大减少清洗次数。

近年来，国内外学者利用仿生超疏水原理探索了人工超疏水材料和超疏水涂层表面的各种制备途径和工艺。目前制备超疏水涂层的方法，如溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、等离子腐蚀法、化学气相沉积法、电化学沉积法、自组装法、电纺丝法、有机无机杂化法等。专利CN107513176A公开了一种超疏水聚合物薄膜的制备方法，采用流延成型或定向拉伸等成型工艺制备聚合物薄膜，利用超临界CO2发泡法使聚合物薄膜表面形成纳米乳突和沟槽的特殊结构，实现超疏水功能。专利CN106835043A公开了透明超疏水薄膜的制备，采用射频磁控溅射与退火相结合，再结合低温氟化处理而获得超疏水功能薄膜，获得的涂层厚度在60-150nm，与水的静态接触角大于167度。然而，这些方法设备或制备成本昂贵、操作过程比较复杂，实验条件苛刻，难以大规模生产和涂装。

另一方面，构造“有机/无机”复合材料分散体系是获得超疏水的一种有效途径，其中使用较多的无机成分为二氧化硅。二氧化硅基超疏水涂层的制备主要方法有两种：一种方法是将二氧化硅颗粒与溶剂混合搅拌，超声分散，调节酸碱度等工艺过程获得二氧化硅分散体系，然后将二氧化硅沉积到衬底表面得到二氧化硅涂层，最后将该涂层的衬底浸入低表面能修饰剂中进行修饰，提拉并干燥而得到超疏水二氧化硅涂层。然而，这种方法常常由于表面修饰的低表面能有机分子容易损失或破坏而失效，且不利于大面积成膜。另一种方法是将二氧化硅等混合粉粒加到溶剂中，并加入低表面能有机物进行修饰而获得分散体系，再经过涂布而获得超疏水涂层。然而，这些方法制备得到的涂层与衬底的附着力不够强，并从而影响涂层产品的耐久性能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种超疏水涂料、涂层及其制备方法和应用，提高材料的憎水防污性能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种超疏水涂料，包括超疏水二氧化硅纳米功能液和底漆涂料；

所述超疏水二氧化硅纳米功能液由在醇类溶剂中加入氨水和硅酸酯，经搅拌、反应、陈化，再加入低表面能的无氟有机物制得；

所述底漆涂料由有机硅树脂、丙烯酸树脂、尼龙粉、硫酸钡粉末、稀释剂、分散剂混合制得。

在上述技术方案的基础上，超疏水二氧化硅纳米功能液和底漆涂料的质量比为(2-7)：(8-3)。