[发明专利]一种可应用于纸质基材的超疏水疏油涂料

说明书

本发明提供了一种可应用于纸质基材表面的，具有超疏水疏油特点的涂料及其制备和使用方法。涂料配方中包括烷基烷氧基硅烷、1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷、纳米SiO₂、交联添加剂和至少一种溶剂。

技术领域

本发明涉及一种可应用于纸质基材表面的，具有超疏水疏油特点的涂料及其制备和使用方法。

背景技术

纸——这种天然可生物降解材料，通常是具有高度亲油特性的。因此，当纸质材料应用于需要与油接触的场合时，需要对纸质表面涂覆疏油涂层。而评价疏油涂层优劣的关键性指标是油在涂层表面的接触角的大小。通常情况下，接触角大于90°时，可以认为油被有效地抑制了对涂层表面的渗透。

目前，人造超疏水表面引起了学术界和工业界的广泛关注。受自然界中荷叶和水黾腿的自清洁和疏水特性的启发，选用具有适当表面粗糙度的材料并降低该材料的表面能是制备超疏水表面的行之有效的策略。降低表面能最常见的方法是在配方中添加含氟材料。而为了获得微米级甚至纳米级的表面特征，常见的方法是向涂料配方中添加纳米颗粒材料。然而，这种添加了纳米颗粒的涂层的机械强度通常较差，使得纳米颗粒不能够很好地粘附在涂料的表面。

传统的超疏水疏油涂料通常应用于玻璃、钢和塑料等基材的表面。然而，关于将这种涂料施用于纸质基材的实例却鲜于报道。通常情况下，纸质基材涂装涂料后，经常会形成起皱、缩水等缺陷。因此，简单地将现有市售超疏水疏油涂料直接应用于纸质基材表面，是有问题的。

因此，研发一种可以应用于纸质基材的，具有超疏水疏油特点的涂料，以解决克服上述挑战便显得尤为重要。

发明内容

本发明所述涂料可应用于纸质基材表面，并且具有较大水接触角和油接触角的特点，以及具有较高机械强度。将本发明涂料涂装到纸质基材表面后，轻薄的纸质基材不会产生缩水或者起皱现象。

首先，本发明所述涂料配方中包含烷基烷氧基硅烷(alkylalkoxysilane)、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyltriethoxysilane，FAS)、纳米SiO₂、交联添加剂和至少一种溶剂，其中烷基烷氧基硅烷、纳米SiO₂、FAS和交联添加剂的质量比率分别是20-65∶1-10∶2-10∶1-10。

在某些实施例中，交联添加剂选自于下述制剂：甲基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane)、聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、苯乙烯、1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-丁二烯、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化二苯甲酰、2，2′-偶氮双(2-甲基丙腈)(2，2′-azobis(2-methylpropionitrile))、硝酸铈铵、二异丙苯过氧化物(dicumylperoxide)、二叔丁基过氧化物(di-tert-butyl peroxide)、对二丙基苯氢过氧化物(p-dipropylbenzene hydroperoxide)、酚醛树脂、氨基树脂、二异氰酸酯/盐、多异氰酸酯/盐、醇酸树脂(alkyd resin)、氧化铝、水合二氧化硅(hydrated silica)、二氧化钛、氧化镁、马来酸酐、邻苯二甲酸酐(o-phthalic anhydride)、四氢邻苯二甲酸酐(tetrabydrophthalicanhydride)、四氢甲基邻苯二甲酸酐(tetrahydromethylphthalic anhydride)、六氢邻苯二甲酸酐(hexahydrophthalic anhydride)、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-异丙基咪唑、三亚乙基四胺、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、3-二乙基氨基丙胺、氯化铝、氯化锌、聚(丙二醇)二缩水甘油醚(poly(propylene glycol)diglycidyl ether)、聚(乙二醇)二缩水甘油醚(poly(ethylene glycol)diglycidyl ether)以及其组合。