[发明专利]整体超疏水组合物

说明书

本文描述了基于硅石纳米颗粒、金属化合物纳米颗粒和疏水聚合物的超疏水涂层，该超疏水涂层提供耐损伤的超疏水能力，其中金属化合物纳米棒可以包含稀土金属磷酸盐或氧化铝。还描述了通过使用上述涂层制造耐水材料的方法。

发明人：馨上野和潘光

技术领域

本发明的实施方式涉及整体超疏水组合物，其包含用作诸如除水剂、除冰剂和除雪剂的所述组合物的涂层。

背景技术

在许多应用中，水、冰和雪的积聚会产生不良后果。这些问题可包括玻璃雾化、由于水侵入引起的腐蚀、由于积水造成的能见度损失、以及积聚的冰。在汽车、船只和飞行器等机动工具的挡风玻璃上，为了去除水，设计了复杂的系统，包括刮水器、空气喷射器和诸如偏转器的被动系统。在飞机的机翼和直升机的转子叶片上，前缘和上翼面上的积聚的冰会通过改变机翼的形状和/或增加总重量而产生危险状况，从而导致失速或性能损失。此外，沉积的冰会突然脱落，导致特性的突然变化并可能失去控制。为了在起飞期间防止飞行器结冰，许多机场使用防冰液，例如丙二醇或毒性更强的对应物，但是机场必须使用回收系统来捕获径流或面临不利的环境影响。由于担忧和二醇的成本，一些机场选择在起飞前对飞行器使用基于红外线的加热，这允许减少使用二醇、减少一些构造飞行器尺寸的加热灯库。在飞行中，飞行器使用引气，气动膨胀器或加热元件来排出积冰，这些都具有操作限制或影响飞行器的效率。

虽然存在其他基于纳米颗粒的疏水涂层，例如基于TiO₂纳米颗粒的那些，但这种涂层易于破裂。认为，对破裂的敏感性是由于颗粒尺寸小，这归因于复合材料不能承受剪切和弯曲应力。此外，本领域已知稀土金属氧化物本质上是疏水性的，但它们可以被水解并且是潜在地不稳定的。因此，一直需要被动的超疏水涂层，其将允许更容易地排斥冰和水。

发明概述

一些实施方式包括超疏水组合物，其包含疏水聚合物；硅石纳米颗粒；和金属化合物纳米颗粒；其中该复合材料具有整体超疏水性质。

一些实施方式包括表面处理的方法，其包括将本文中描述的超疏水组合物涂覆于需要处理的表面上。

一些实施方式包括装置，例如运载工具(例如飞机或汽车)，其包含至少部分地被本文所述的超疏水组合物覆盖的表面。

一些实施方式包括织物，其至少部分地覆盖或涂布有本文所述的超疏水组合物。

附图简要说明

图1是表面处理方法的可能实施方式的描述，其通过将超疏水涂层涂覆于未处理的表面上而使表面变成超疏水性的。

图2是显示了使用磷酸镧纳米棒的可能实施方式与使用二氧化钛纳米颗粒代替磷酸镧纳米棒的对比实施方式的比较的照片。透射电子显微镜插图显示磷酸镧纳米棒和二氧化钛纳米颗粒的相对尺寸。

图3是显示了当暴露于细磨损条件(例如用棉花穿磨)时一个实施方式和对比例之间的性能的曲线图。

发明详述

本公开涉及超疏水组合物，其可用作自清洁应用和防水、防冰或防雪应用中的涂层。被称为“超疏水”的组合物包括高度疏水或排斥水的组合物。排斥水的倾向可以通过水滴与表面的接触角来测量，其中如果与表面的接触角为至少150°，则认为是超疏水的。

本文中所描述的一些组合物可以是在整个组合物中超疏水的，或者是整体超疏水性质(或超疏水性)，而不仅仅在表面上。这可以提供如下优点：如果表面被侵蚀或消蚀，则剩余的表面保持其超疏水性。因此，本文中所描述的一些超疏水组合物是耐损伤的，使得在侵蚀后保留超疏水性质。因此，本中文所描述的一些超疏水组合物在较长时间内保持其疏水性或超疏水性，和/或更耐用。