[发明专利]一种超疏水涂料用耐磨添加剂及其制备方法，超疏水耐磨涂料及超疏水透明涂层

说明书

本发明涉及一种超疏水涂料用耐磨添加剂及其制备方法，超疏水耐磨涂料及超疏水透明涂层。该耐磨添加剂由以下质量百分比的组分组成：纳米金刚石10％～20％、表面活性剂1％～2％，余量为pH调节剂和溶剂；所述pH调节剂的添加量使耐磨添加剂的pH值为3～10。纳米金刚石均匀分散在耐磨添加剂中，将该耐磨添加剂加入超疏水涂料中，纳米金刚石易于分散在涂料中；所得涂料涂覆到固体表面固化后，纳米金刚石被固定在涂层中；由于纳米金刚石的粒度小、硬度高，在超疏水涂层厚度非常薄时，也能大幅度提高涂层的硬度，同时不降低涂层的透光性，使得所得涂层能长期保持良好的表面粗糙度和超疏水性能，延长使用寿命。

技术领域

本发明属于超疏水涂层技术领域，具体涉及一种超疏水涂料用耐磨添加剂及其制备方法，同时还涉及一种采用该耐磨添加剂的超疏水耐磨涂料及该超疏水耐磨涂料形成的超疏水透明涂层。

背景技术

自20世纪90年代末德国波恩大学Barthlott研究小组首次报道了荷叶表面的微观结构以来，固体表面所具有的极端润湿行为中的超疏水性，又称“荷叶效应”，引起了研究者的极大兴趣。超疏水表面一般是指固体表面与水的接触角大于150°，前进接触角和后退接触角的差值小于5°的表面。由于超疏水表面与水滴的接触面积非常小，水滴不能在其表面稳定停留，极易从表面滚落。因此，超疏水表面不仅具有自清洁功能，而且还具有防腐蚀、防水、减阻、防雾、抗冰等功能，在建筑、航海、航空、能源、电子、防腐、传热等领域具有广阔的应用前景。

固体表面超疏水的特性由物质的疏水性和粗糙度共同决定，低的表面自由能和适宜的粗糙度是两个不可或缺的因素。目前，通常采用在固体材料表面涂覆超疏水涂料形成超疏水涂层的方式改善材料表面的疏水性；超疏水涂料形成超疏水涂层一般具有低表面能的疏水性表面、合适的表面粗糙度和低滑动角。但是，当超疏水表面受到摩擦时，局部尖锐凸起结构容易被破坏，造成疏水特性的降低，因此开发具有高硬度的超疏水涂层十分必要。

同时，大多应用领域如太阳能板、建筑窗户、航空/航天/航海/路面等交通设备用视窗、光学镜头等，要求超疏水涂层具有透明性。疏水性和透明性常是一对竞争的特性，在粗糙表面上尤为突出。疏水性要求材料表面具有低的表面能，但是低表面能改性材料通常会对光的透过产生不同程度的影响，使涂层表面呈不同的光泽；当涂层厚度较大时，这种影响尤为明显。

现有技术中，为了形成透明超疏水耐磨涂层，有的超疏水涂料引入二氧化硅颗粒来改善涂层的硬度，但是二氧化硅的莫氏硬度为7，仍然不能大幅提高涂层的硬度和机械稳定性，若增大涂层厚度会影响涂层的透光性。也有超疏水涂料引入炭黑，虽然耐磨性能有所提高，但是涂层不透明，不能兼顾耐磨性与透光性。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水涂料用耐磨添加剂，加入超疏水涂料中能大幅度提高涂层的硬度，同时不降低涂层的透光性。

本发明的第二个目的是提供一种超疏水涂料用耐磨添加剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种采用上述耐磨添加剂的超疏水耐磨涂料。

本发明的第四个目的是提供一种采用上述超疏水耐磨涂料形成的超疏水透明涂层。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种超疏水涂料用耐磨添加剂，由以下质量百分比的组分组成：纳米金刚石10％～20％、表面活性剂1％～2％，余量为pH调节剂和溶剂；所述pH调节剂的添加量使耐磨添加剂的pH值为3～10。

所述纳米金刚石的平均粒径为10～100nm。所述纳米金刚石是由等静压法或爆轰法制备的，其纯度≥99.95％。

所述表面活性剂为六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯中的任意一种或组合。