一种超疏水材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超疏水材料，它包括基底和涂层，其中，所述涂层是由以下重量份数的组分组成：有机溶剂100份，抗氧剂0.01～5份、光稳定剂0.01～5份、涂料助剂0.20～80份。本发明专利技术还提供了该超疏水材料的制备工艺。本发明专利技术耐久的超疏水涂层，利用微纳米结构的组合和热塑性弹性体的微相结构的协同作用形成乳突，既能使这种乳突结构均匀的分散，又能使这种微纳米结构在使用中得到自动修复，使得微纳米结构得到很好的保持，有效的克服了因乳突结构的破坏而导致的疏水性能下降。本发明专利技术制备方法，工艺简单、可操作性强、生产效率高、成本低，实现超疏水涂层的耐久性，拓展了超疏水涂层的用途和应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超疏水材料及其制备方法。
技术介绍
启示于自然界的“荷叶效应”，具有微纳米结构的超疏水表面具有很多独特的表面性能，如自清洁、疏水、低摩擦系数、防结冰性能等。超疏水涂层材料可广泛应用于飞机、汽车车窗、大型建筑、输电电线、风力发电机叶片、服装等，具有广阔的市场前景和空间。通过对荷叶、羽毛等疏水物质表面结构的研究表明：超疏水涂层是由表面的微纳米材料提供粗糙结构和低表面能化学物质组成。近三十年来，学者对超疏水涂层的制备方法和应用进行了大量的研究，制备了各种性能优异的疏水材料。然而，由于机械摩擦、气候老化等原因，特别是在融冰、结冰的动融循环过程中膨胀、收缩导致乳突结构的破损和运动，表面粗糙度下降，导致疏水性能降低，难以实现长期有效的疏水性能。针对超疏水耐久性的研究，专利CN201010294025报道了一种采用具有光催化活性的纳米粒子、低表面能聚合物和交联剂等物质经过干燥固化，制备耐久性的超疏水自清洁涂层材料。该技术能有效解决因杂质在表面聚集而引起的疏水性能降低，但仍未解决微纳的乳突结构在使用过程中的破坏问题。专利CN201380062223公布了一种通过共价键结合颗粒与树脂，实现对颗粒的疏水性修饰，使得疏水颗粒的三位表面形貌的保留，到达耐久性的目标。但该技术方法工艺复杂，处理难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种新的超疏水材料。本专利技术还提供了该超疏水材料的制备方法。本专利技术提供了一种超疏水材料，它包括基底和涂层，其中，所述涂层是由以下重量份数的组分：有机溶剂100份，抗氧剂0.01～5份、光稳定剂0.01～5份、涂料助剂0.20～80份。进一步优选地，所述的组分的重量配比为：有机溶剂100份、抗氧剂0.1～3份、光稳定剂0.1～3份、涂料助剂6.05～58份。其中，所述的有机溶剂选自环己烷、甲苯、无水乙醇、二甲苯中的一种或两种以上；所述的抗氧剂选自抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245中的一种或两种以上；所述的光稳定剂选自光稳定剂119、光稳定剂234、光稳定剂770、光稳定剂622中的一种或两种以上。其中，所述的涂料助剂是由下述重理份数的组分组成：纳米颗粒0.1～40份、热塑性弹性体0.1～40份、相容剂0.01～5份。进一步优选地，所述的涂料助剂是由以下重量份数的组分组成：纳米颗粒5～25份、热塑性弹性体1～30份、相容剂0.05～3份。其中，所述纳米颗粒的粒径为5～500nm。所述的纳米颗粒选自纳米二氧化硅中不同粒径的两种以上混合；其中，颗粒的粒径比为4:1～1:4；所述“颗粒的粒径比”是指纳米颗粒中不同颗粒的粒径的比值。所述的热塑性弹性体为苯乙烯系热塑性弹性体；所述的相容剂选自偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上。所述的苯乙烯系热塑性弹性体选自聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-氢化聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-氢化聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上。所述的基底为金属材料、合金材料、塑料、橡胶或无机陶瓷材料。本专利技术还提供了一种制备所述的超疏水材料的方法，包括如下步骤：1)将纳米二氧化硅、相容剂、热塑性弹性体、光稳定剂和抗氧剂溶解于有机溶剂中，形成溶液；2)将步骤1)所得的溶液在50-200w功率的超声波中，超声30-60min，温度控制在25-50℃；3)将步骤2)所得的溶液在室温条件采用10μm-250μm涂布机在铝合金表面涂覆；4)将步骤3)所得的涂层，在温度20-35℃、湿度40-80％的环境下处理3-8h，然后在60-140℃的真空烘箱中固化2-8h，即得超疏水材料。本专利技术耐久的超疏水涂层，利用微纳米结构的组合和热塑性弹性体的微相结构的协同作用形成乳突，既能使这种乳突结构均匀的分散，又能使这种微纳米结构在使用中得到自动修复，使得微纳米结构得到很好的保持，有效的克服了因乳突结构的破坏而导致的疏水性能下降。结合相容剂在超声、固化阶段的化学反应，增加了基体、热塑性弹性体和二氧化硅的化学键界面结合力，能有效的抑制微纳米结构在冻融循环中的破坏。从而实现超疏水涂层的耐久性，拓展了超疏水涂层的用途和应用领域。且本专利技术所述制备方法，工艺简单、可操作性强、生产效率高、成本低。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。附图说明图1为实施例2所得超疏水涂层进行冻融循环试验前的表面形貌图。图2为实施例2所得超疏水涂层经50次冻融循环后的表面形貌图。具体实施方式本专利技术具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。其中：无水乙醇，AR：阿拉丁试剂；环己烷，AR：阿拉丁试剂；甲苯，AR：阿拉丁试剂；偶氮二异丁腈(AIBN)，AR，阿拉丁试剂；过氧化苯甲酰(BPO)，AR，阿拉丁试剂；过氧化二异丙苯(DCP)，AR，阿拉丁试剂；纳米二氧化硅，粒径15nm、30nm、50nm、100nm、200nm、300nm，德固赛；热塑性弹性体，SBS(聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS(聚苯乙烯-氢化聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)，中石化巴陵石化分公司(其中，硬段苯乙烯含量为32％(wt)，软段丁二烯或氢化丁二烯含量为68％(wt))；抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂168，瑞士Ciba特种化学品公司；光稳定剂119、光稳定剂234、光稳定剂770，瑞士Ciba特种化学品公司。实施例1本专利技术超疏水材料的制备将100g环己烷，2.5g纳米二氧化硅(15nm)，2.5g纳米二氧化硅(50nm)，1g热塑性弹性体SBS，0.05g相容剂AIBN，0.1g抗氧剂1010，0.1g光稳定剂770，混合形成溶液，在50W的超声波中超声30min，得涂层溶液。采用10μm的涂覆仪在铝合金表面涂覆，在20℃、湿度40％环境下处理3h，在80℃的真空烘箱中固化2h，即得本专利技术超疏水材料。实施例2本专利技术超疏水材料的制备将2g无水乙醇，98g环己烷，5g纳米二氧化硅(15nm)，20g纳米二氧化硅(50nm)，30g热塑性弹性体SBS，3g相容剂DCP，0.6g抗氧剂1330，0.6g光稳定剂234，混合形成溶液，在200W的超声波中超声60min，得涂层溶液。采用250μm的涂覆仪在铝合金表面涂覆，在35℃、湿度80％环境下处理8h，在140℃的真空烘箱中固化8h，即得本专利技术超疏水材料。实施例3本专利技术超疏水材料的制备将50g环己烷，50份甲苯，10g纳米二氧化硅(100nm)，15g纳米二氧化硅(300nm)，15g热塑性弹性体SBS，1.5g相容剂BPO，0.3g抗氧剂168，0.3g光稳定剂770，混合形成溶液，在100W的超声波中超声45min，得涂层溶液。采用100μm的涂覆仪在铝合金表面涂覆，在30℃、湿度60％环境下处理6h，在120℃的真空烘箱中固化6h，即得本专利技术超疏水材料。实施例4本专利技术超疏水材料的制备48本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水材料，其特征在于：它包括基底和涂层，其中，所述涂层是由以下重量份数的组分组成：有机溶剂100份，抗氧剂0.01～5份、光稳定剂0.01～5份、涂料助剂0.20～80份。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水材料，其特征在于：它包括基底和涂层，其中，所述涂层是由以下重量份数的组分组成：有机溶剂100份，抗氧剂0.01～5份、光稳定剂0.01～5份、涂料助剂0.20～80份。2.根据权利要求1所述的超疏水材料，其特征在于：所述的组分的重量配比为：有机溶剂100份、抗氧剂0.1～3份、光稳定剂0.1～3份、涂料助剂6.05～58份。3.根据权利要求2所述的超疏水材料，其特征在于：所述的有机溶剂选自环己烷、甲苯、无水乙醇、二甲苯中的一种或两种以上；所述的抗氧剂选自抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245中的一种或两种以上；所述的光稳定剂选自光稳定剂119、光稳定剂234、光稳定剂770、光稳定剂622中的一种或两种以上。4.根据权利要求1或2所述的超疏水材料，其特征在于：所述的涂料助剂是由下述重量份数的组分组成：纳米颗粒0.1～40份、热塑性弹性体0.1～40份、相容剂0.01～5份。5.根据权利要求4所述的超疏水材料，其特征在于：所述的涂料助剂是由以下重量份数的组分组成：纳米颗粒5～25份、热塑性弹性体1～30份、相容剂0.05～3份。6.根据权利要求5所述的超疏水材料，其特征在于：所述纳米颗粒的粒径为5～500nm。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭华乔，李林，张帆，张亚博，王强，吴海涛，叶李薇，夏祖西，苏正良，赵芯，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51