[发明专利]一种三元体系超疏水涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种三元体系超疏水涂料及其制备方法与应用，所述三元体系超疏水涂料由SiOsubgt;2/subgt;‑NPs、偶联剂以及氟碳表面活性剂经搅拌混合法混合形成三元体系后，再以分散体系加入到所述三元体系中，混合均匀后制备而成，其中，所述偶联剂为FAS，所述分散体系为水，所述氟碳表面活性剂为FS‑3100。本发明的三元体系超疏水涂料的制备方法，采用的原料容易得到，合成路线简单，整个过程没有用到精密昂贵的仪器，利用非常简单的方法制备以水为分散体系的绿色无毒、价格低廉的超疏水涂料。

技术领域：

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及到一种三元体系超疏水涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

自然超疏水表面具有低阻力、自清洁和耐污染的特性，因此超疏水表面的构建被广泛应用于各种基体材料表面。对于如何使超疏水表面牢固附着在各种基体材料表面和简化超疏水表面构建方法，需要构建一种单步工艺，既提供低表面能又产生高粗糙度并有很好基体材料粘附性的涂料，用于超疏水表面的构建。在这些应用中，水分散系涂料因其无毒、绿色、安全而得到广泛应用，新型三元体系水分散超疏水涂料的设计和合成对自清洁、耐污染等各种应用具有重要意义。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于自清洁、耐污染的三元体系超疏水涂料。

本发明的技术解决方案是，提供一种三元体系超疏水涂料,所述三元体系超疏水涂料由SiO₂-NPs、偶联剂以及氟碳表面活性剂经搅拌混合法混合形成三元体系后，再以分散体系加入到所述三元体系中，混合均匀后制备而成。

其中，优选的，所述偶联剂为FAS，所述分散体系为水，所述氟碳表面活性剂为FS-3100。

所述的三元体系超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤，先通过搅拌混合法将SiO₂-NPs、偶联剂和氟碳表面活性剂混合均匀，在室温下反应0～0.5h制得三元体系；再将分散体系加入到三元体系中，制得三元体系超疏水涂料。

具体的，包括以下步骤，按比例计，先通过搅拌混合法将不多于1.5g的SiO₂-NPs、不多于1.5ml的偶联剂和不多于3.5g的FS-3100混合均匀，在室温下反应0～0.5h制得三元体系；再将100ml分散体系加入到三元体系中，搅拌5-20min，制得三元体系超疏水涂料。

作为优选，所述分散体系为水。其绿色无毒且价格低廉，但是稳定性较差，本发明采用搅拌混合法制备的三元体系，然后在水中分散均匀制得三元体系超疏水涂料。对于软质基材，采用浸涂修饰，将基体材料浸入溶液中，室温干燥，最后135℃固化。对于硬质基材，采用喷涂修饰，将基材垂直放置，在表面喷涂后，室温干燥，最后135℃固化。

作为优选，所述偶联剂为FAS。氟烷基硅烷(FAS)不仅能够使形成的三元体系保持稳定，而且增强涂料对于基材的粘附性，能够更好的附着在各种基材表面。从本发明实施例看，在本发明偶联剂作用下，基材表面得到一层均匀涂层，利于超疏水表面的构建，并提升涂料在基材表面的耐磨性和耐久性。

作为优选，所述氟碳表面活性剂为FS-3100。

上述技术方案中，所述三元体系为二氧化硅纳米颗粒、氟烷基硅烷和FS-3100。本发明通过混合搅拌法制备出具有稳定性好、附着力强的水分散体系超疏水涂料，可实现在木材、棉织布、三聚氰胺海绵和钢网基材上浸涂或喷涂应用。此外，制备的智能吸附材料具有自清洁、耐污染、耐化学介质、耐磨的优异性能，最主要的是产品制备方法简单，易产业化生产，以达到面向实际市场应用的目的。

上述技术方案中，当填料为二氧化硅纳米颗粒和FS-3100，偶联剂为FAS时，反应温度为室温，反应时间为小于等于0.5h；分散体系为水时，搅拌温度为室温，搅拌时间为小于等于10min；针对不同的基材采用不同量的水分散体系，能更好的控制在基材上超疏水涂料的量以及涂料修饰的均匀度，以达到基材表面超疏水和自清洁的目的。