[发明专利]一种超疏水超疏油涂料及其制备方法

说明书

一种超疏水超疏油涂料及其制备方法，向容器中加入去离子水、苯乙烯、丙烯酸类单体、引发剂和二乙烯基苯，搅拌均匀后加热至40～90℃，保温1～10h，得到白色St‑AA共聚物乳液；向容器中加入溶剂、正硅酸酯以及St‑AA共聚物乳液，搅拌后得到均一乳液；然后向均一乳液中加入氨水，搅拌加热至30～80℃，保温0.5～8h后加入氟硅氧烷，继续保温0.5～8h，得到超疏水超疏油涂料。本发明不需要后处理来实现超双疏性；在合成过程不需要极端或环境不友好的条件，制备中使用水和乙醇作为溶剂，不易对环境造成污染，适合大规模生产。该方法所合成的涂料具有良好的稳定性，存储稳定性超过2年以上。

技术领域

本发明属于特殊涂膜技术领域，涉及一种超疏水超疏油涂料及其制备方法。

背景技术

固体表面的润湿性是工程材料的一项重要性能，无论是在人们的日常生活中还是在工业生产中都有着重要的作用，例如日常生活中的防水布、自清洁玻璃；工业中矿物泡沫浮选、石油开采、黏附与粘结、洗涤、农药喷洒、流体输送等都与表面润湿性有着非常密切的关系。超双疏表面是水和油接触角分别为150°以上且与水和油有低接触角滞后(滚动角)。自然界有一些动植物也表现出这种超双疏的现象。Gorb和Rokitov报道了一种叶蝉的超双疏性。蝉翼表面有高度结构化的球形粒子，均匀并密集地涂覆于它们的外皮，这些结构保护蝉翼免受污染。蝉翼表面的球形粒子有一个中空芯和蜂窝状结构(五边形或六边形)，包含形成超双疏性的凹入结构，球形粒子构成的外皮对水的接触角θ＝164.9°～172.3°，对乙二醇的接触角θ＝152.7°～164.18°，对二碘甲烷的接触角θ＝148.2°～156.08°。

受动植物表面结构启发，研究者采用化学方法模仿类似结构制备超疏水/超双疏表面，如模板法、光刻法、沉积法、静电纺丝、溶胶-凝胶法等，通过制造微纳米级的粗糙度和降低表面能来实现的。例如Ming等人首先制备了树莓状SiO₂粒子，原子力显微镜显示表面为树莓状双尺寸形貌结构，这种由树莓状粒子构成的微/纳表面形貌与荷叶的类似。

尽管已经有很多方法可以模仿这种超双疏表面，但构筑超双疏表面仍然面临巨大的挑战。超双疏表面存在制备方法复杂、成本昂贵，依赖于特殊的基材等问题，使得超双疏表面的应用范围狭窄，投入市场的产品并不多。构建可调控微观形貌和化学组成的表面，寻找能够在各种基材上适用，简单易行的制备方法已经成为超疏水/超双疏领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水超疏油涂料及其制备方法，该超双疏涂料制备方法简单易行，条件温和，不需要昂贵的设备，具有良好的超双疏特性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种超疏水超疏油涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)向容器中加入去离子水、苯乙烯、丙烯酸类单体、引发剂和二乙烯基苯，搅拌均匀后加热至40～90℃，保温1～10h，得到白色St-AA共聚物乳液；

2)向容器中加入溶剂、正硅酸酯以及St-AA共聚物乳液，搅拌后得到均一乳液；然后向均一乳液中加入氨水，搅拌加热至30～80℃，保温0.5～8h后加入氟硅氧烷，继续保温0.5～8h，得到超疏水超疏油涂料。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，丙烯酸类单体与苯乙烯的质量比为(0.1～8.5)：(0.1～6)；引发剂用量为苯乙烯与丙烯酸类单体总质量的0.1％～3％。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，二乙烯基苯的用量为苯乙烯与丙烯酸类单体总质量的0.1％～8％。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，丙烯酸类单体C_RH_2R-1COOH中的一种或多种；其中，R＝2～4；引发剂为无机过氧化物。

本发明进一步的改进在于，无机过氧化物为过硫酸钾、过硫酸钠与过硫酸铵中的一种或多种。