[发明专利]一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，它包括改性树脂底层以及设置在其表面的超疏水超疏油面层，其中改性树脂底层采用的涂料主要以树脂分散液、粉末填料和固化剂为原料混合而成；所述超疏水超疏油面层采用的涂料为超疏水超疏油纳米颗粒分散液，其中引入的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，形成梯度结构。本发明所述梯度结构超双疏薄膜材料具有良好的超疏水和超疏油特性，并可展现出较高的耐久性；且涉及的制备方法简单，操作方便、成本低、可实现宏量制备，适合推广应用。

技术领域

本发明属于功能材料及其改性技术领域，具体涉及一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料及其制备方法。

背景技术

受到自然界中许多生物特性的启发(如荷叶表面、蝉翼、玫瑰花瓣等表面具有超疏水特性的影响)，科学家逐渐发现这类超疏水的表面构造主要是由低表面能物质和粗糙结构协同作用实现的。随着超疏水涂层的构造技术的进步和人们对涂层表面要求的提高，在实际的使用情况下一些污染环境中含有的有机物成分会污染单组分超疏水涂层，并进而使其失去超疏水性能；因此，具有良好抗油性质的超疏水超疏油薄膜应运而生。

超疏水超疏油表面是指薄膜表面水和油的接触角需要同时大于150°，且滚动角小于10°的薄膜。这类薄膜在实际使用的情况下，比单组分超疏水薄膜具有更好的耐久性能，并可在更多的复杂场景使用，因此受到了广泛的关注。

目前超疏水超疏油薄膜的大规模使用受到成本高和耐久性差两个条件制约：如专利201110266897.9通过制备了一种含氟的双疏特性功能微球，然后将其采用浸没涂覆法附着在材料表面，再依次用含氟溶剂、甲醇、水洗涤，最后真空干燥，即在材料表面得到超双疏性表面，但该方案制备过程较为复杂；专利CN202010067754.4首先采用苯乙烯与丙烯酸类单体进行无皂乳液聚合，然后加入正硅酸乙酯和氟硅烷，得到二元尺寸的树莓状纳米粒子，然而采用该方法所得涂层的附着力较差，不能满足于实际使用的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种耐久性良好的超疏水超疏油梯度薄膜材料，它具有良好的超疏水和超疏油特性，并可展现出较高的耐久性；且涉及的制备方法简单，操作方便、成本低、可实现宏量制备，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种耐久性梯度结构超双疏(超疏水超疏油)薄膜材料，它包括改性树脂底层以及设置在其表面的超疏水超疏油面层，其中改性树脂底层采用的涂料主要以树脂分散液、粉末填料和固化剂为原料混合而成；所述超疏水超疏油面层采用的涂料为超疏水超疏油纳米颗粒分散液，其中引入的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，形成梯度结构。

上述方案中，所述超疏水超疏油面层通过将超疏水超疏油纳米颗粒分散液喷涂于改性树脂底层表面，使其中含有的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，进而形成梯度结构。

上述方案中，所述纳米颗粒可选用可形成超疏水超疏油性能表面的超疏水超疏油纳米SiO₂、超疏水超疏油纳米TiO₂、超疏水超疏油纳米石墨烯、超疏水超疏油纳米ZnO、超疏水超疏油纳米CuS等中的一种或几种。

上述方案中，所述树脂分散液中采用的树脂包括醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、有机硅树脂、氟碳树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或几种。

优选的，所述树脂分散液中采用的树脂由醇酸树脂、聚丙烯树脂和氟碳树脂按(20～40):(2～12):(1～8)的质量比混合而成；所得改性树脂底层可表面出优异的耐久性能。

上述方案中，所述树脂分散液中采用的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲苯、二甲苯等中的一种或几种。