可水下使用的超疏水涂料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种可水下使用的超疏水涂料及其制备和使用方法，属于超疏水涂料技术领域。所述超疏水涂料由底料和疏水料组成，其中：所述底料包括如下质量百分比的原料：密封性橡胶5％～30％，石油树脂5％～30％，流平剂1％～10％和有机溶剂A 30％～89％。本发明专利技术的底料和疏水料结合使用，在保证超疏水性能的基础上，利用底料增加超疏水涂层和基材直接的粘结强度，可有效减少水流/汽等对超疏水涂层的破坏，增加使用强度，能长时间在水下/高湿度环境维持超疏水状态，延长使用寿命，对远洋航行、水下勘探等具有重大的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超疏水涂料
，特别是指一种可水下使用的超疏水涂料及其制备和使用方法。
技术介绍
荷叶出淤泥而不染的现象早被人们发现。经科学家的研究发现，荷叶表面有处于微米和纳米两种尺度的复合结构，这种结构赋予了荷叶表面超疏水的性质。人们仿照荷叶这种微-纳复合结构构筑了人工的超疏水涂层。当水滴落在覆盖有超疏水涂层的表面时，会形成球形水珠，接触角通常大于150°，滚动角小于10°。这种状态下，水滴无法浸润或渗透进表面与基材接触，并且在表面倾斜或轻微外力作用下即从表面滚落。在水滴滚落的过程中也会同时把表面的灰尘和污垢一并带走，达到自清洁的作用。由于超疏水表面的完全拒水的性质，可使其长时间保持干燥，减少了水锈、腐蚀等有害化学反应的产生，从而延长基材的使用寿命。鉴于这种微-纳结构拥有巨大的比表面积，所以有很高的气容量。其纳米结构中截留的气体形成一层连续的“气垫”，使水和基材隔开，因此当其覆盖在水下设备时，可大大减小水对设备的接触面积，从而降低流体阻力，节省能源，同时减少水生物在设备表面的附着，保持设备表面清洁。这在远洋航行、水下勘探等方面都有重要的意义。目前关于制备超疏水涂层在学术文献中多见报道，然而这些涂层都无法在水中大规模应用。原因在于超疏水涂层的微-纳复合结构十分脆弱，在持续不断的水流扰动下容易受到破坏，使用强度不足；另一方面由于静水压的作用，长时间浸泡下水会渗进涂层和基材之间，使涂层剥落。因此，寻找一种制作工艺简单温和，制作成本低，并且可长时间在水下维持超疏水状态的涂层材料具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制作工艺简单温和，制作成本低，并且可长时间在水下维持超疏水状态的可水下使用的超疏水涂料及其制备和使用方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，提供一种可水下使用的超疏水涂料，由底料和疏水料组成，其中：所述底料由下述成分按质量百分比组成：密封性橡胶5％～30％，石油树脂5％～30％，流平剂1％～10％和有机溶剂A30％～89％。本专利技术的可水下使用的超疏水涂料包括底料和疏水料，底料赋予超疏水涂层较高的耐磨强度和耐水渗透性，疏水料赋予超疏水涂层的超疏水性能，使基材表面避免了水、油污、泥尘、细菌和水生物等的附着，达到自清洁的目的；本专利技术的底料以密封性橡胶和石油树脂为主要作用成分，可以在基底材料上形成紧固而致密的膜层作为树脂缓冲层，能够有效抵挡水/汽渗透，减少水/汽的破坏，提高使用强度；同时底料膜层对疏水层有紧密的包裹作用，能够有效抵抗水流扰动作用及水/汽渗透；当本专利技术的超疏水涂料覆盖在水下设备时，超疏水涂层中的纳米结构具有很高的气容量，其截留的气体形成一层连续的“气垫”，使水和基材隔开，大大减少水对设备的接触面积，从而降低流体阻力，节省能源，同时减少水生物在设备表面的附着，保持设备表面清洁；本专利技术的底料和疏水料结合使用，在保证超疏水性能的基础上，利用底料增加超疏水涂层和基材直接的粘结强度，可有效减少水流/汽等对超疏水涂层的破坏，增加使用强度，能长时间在水下/高湿度环境维持超疏水状态，对远洋航行、水下勘探等具有重大的意义。进一步地，所述的密封性橡胶选自硅橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶或氯化聚乙烯树脂中的一种或多种。密封性橡胶可在多种基材上成膜，有良好的附着力，并且具有一定的韧性。进一步地，所述石油树脂选自碳五石油树脂C5、碳九石油树脂C9、氢化碳五石油树脂HC5、氢化碳九石油树脂HC9中的一种或多种；所述石油树脂的软化点为80℃～120℃。石油树脂粘结性能稳定，快黏性好，与无机物有良好的亲和性。优选地，所述流平剂选自聚醚改性的聚甲基硅氧烷、芳烃改性的聚甲基硅氧烷、聚酯改性的聚甲基硅氧烷、聚醚改性氟硅共聚物、氟碳非离子活性剂、全氟烷基酯化物和有机硅酮或其与二氧化硅混合物中的一种或多种。流平剂可以选用工业中常用的涂料流平剂，流平剂可有效降低底料的表面张力，使其能更好地与各种基材浸润，消除溶剂挥发过程中可能产生的涂层收缩、穿孔等问题，使树脂层结构更加致密。优选地，所述有机溶剂A选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的一种或几种。有机溶剂A也可选择工业常用的有机溶剂。进一步地，所述疏水料包括如下质量百分比的原料：纳米无机颗粒0.5％～10％，偶联剂0.5％～15％，催化剂0.1％～0.5％和有机溶剂B74.5％～98.9％。本专利技术疏水料中的偶联剂可以对纳米无机颗粒的表面进行修饰，偶联剂带有活泼的烷氧基(-OR)或卤素(-Cl、-Br)基团，能够与无机纳米颗粒表面的羟基发生化学反应，使纳米无机颗粒表面的性质发生改变，最后形成具有超疏水性的有机无机涂料。进一步地，所述纳米无机颗粒选自纳米氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛和氧化锆中的一种或几种；所述纳米无机颗粒的尺寸为15nm～200nm。所述偶联剂选自正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六甲基二硅胺烷、2,2-二(烯丙基氧甲基)-1-丁氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯和(乙酰乙酸乙酯基)二异丙氧基铝酸酯中的一种或几种。上述纳米无机颗粒，经过偶联剂的改性，可形成超疏水性的有机无机涂料；合适的颗粒大小可以赋予超疏水涂层较大的接触角和较小的滚动角。优选地，所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸和乙酸中的一种或几种；所述碱性催化剂为氨水。催化剂可以促进偶联剂的水解，加快偶联剂与无机纳米颗粒的反应速度。优选地，所述有机溶剂B选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的一种或几种再一方面，提供一种可水下使用的超疏水涂料的制备方法，包括：步骤1：将所述底料的原料混合，20℃-80℃搅拌24h-0.5h，制得底料涂覆液；步骤2：将所述疏水料中的所述偶联剂加入到所述有机溶剂B中，室温搅拌0.5～5h，随后加入所述纳米无机颗粒、催化剂混合，20℃-110℃搅拌反应24h-0.5h，制得疏水料涂覆液。另一方面，提供一种上述制备方法制备的可水下使用的超疏水涂料的使用方法，包括：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，由底料和疏水料组成，其中：所述底料包括如下质量百分比的原料：密封性橡胶5％～30％，石油树脂5％～30％，流平剂1％～10％和有机溶剂A 30％～89％。

【技术特征摘要】
1.一种可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，由底料和疏水料组
成，其中：
所述底料包括如下质量百分比的原料：密封性橡胶5％～30％，石油树
脂5％～30％，流平剂1％～10％和有机溶剂A30％～89％。
2.根据权利要求1所述的可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，
所述的密封性橡胶选自硅橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡
胶或氯化聚乙烯树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，
所述石油树脂选自碳五石油树脂C5、碳九石油树脂C9、氢化碳五石油树
脂HC5、氢化碳九石油树脂HC9中的一种或多种；所述石油树脂的软化
点为80℃～120℃。
4.根据权利要求1所述的可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，
所述流平剂选自聚醚改性的聚甲基硅氧烷、芳烃改性的聚甲基硅氧烷、聚
酯改性的聚甲基硅氧烷、聚醚改性氟硅共聚物、氟碳非离子活性剂、全氟
烷基酯化物和有机硅酮或其与二氧化硅混合物中的一种或多种；所述有机
溶剂A选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙
酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1至4任一所述的可水下使用的超疏水涂料，其特
征在于，所述疏水料包括如下质量百分比的原料：纳米无机颗粒0.5％～10％，
偶联剂0.5％～15％，催化剂0.1％～0.5％和有机溶剂B74.5％～98.9％；所述
偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的可水下使用的超疏水涂料，其特征在于，
所述纳米无机颗粒选自纳米氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛和氧化锆中
的一种或几种；所述纳米无机颗粒的尺寸为15nm～200nm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：周晓林，刘嘉贤，肖鹏飞，
申请(专利权)人：北京易净星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11