一种疏水疏油防污涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种疏水疏油防污涂料及其制备方法和应用。该涂料包括以下原料：非极性粉体，硅烷耦合剂，水基分散剂，余量为水。先将非极性粉体和硅烷耦合剂混合均匀后，再加入水基分散剂搅拌均匀，最后加入水搅拌得涂料。该涂料在纺织品、塑料薄膜、玻璃、金属、木材、纸、塑料泡沫、海绵、建筑墙体、砖、混凝土、陶瓷或纤维表面性能疏水疏油防污涂层。本发明专利技术利用原料间的协同作用，在水中形成稳定的分散相，大大降低了对环境的污染，简化了制备方法，提高了涂布安全性，同时降低了成本。

Hydrophobic and oil repellent antifouling paint, preparation method and application thereof

The invention discloses a hydrophobic and oil repellent antifouling paint, a preparation method and an application thereof. The coating comprises the following raw materials: non-polar powder, silane coupling agent, water base dispersing agent and residual water. Firstly, the non-polar powder and silane coupling agent are mixed evenly, then the water base dispersing agent is added to stir evenly, and finally, the paint is stirred by adding water. The coating is used in textile, plastic film, glass, metal, wood, paper, plastic foam, sponge, building wall, brick, concrete, ceramic or fiber surface, hydrophobic and antifouling coating. The invention utilizes the synergistic action between the raw materials to form a stable dispersed phase in water, thereby greatly reducing the pollution to the environment, simplifying the preparation method, improving the coating safety and reducing the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种疏水疏油防污涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种疏水疏油防污涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
超疏水超疏油（“双疏”）表面对水、油、各种有机溶剂、以及低表面能流体有150°以上的接触角。超疏水表面在自然界中很常见，很多植物、昆虫以及动物的毛都具有很好的超疏水效应，比如荷叶、水黾的脚、蜘蛛丝、蝴蝶翅膀等等。这些疏水表面还有抗污性能，表面污物污灰尘等可以被滚落的水珠带走而留下非常洁净的表面，这种表面自清洁效应，成为“荷叶效应”。研究表明，荷叶的超疏水性能是由于表面具有纳米-微米多级粗糙度，其粗糙表面被荷叶所分泌一薄层蜡状物质所覆盖。因此，在制备超疏水表面时，关键是要效构筑纳米-微米多级粗糙表面并使粗糙表面具有很低的表面自由能。与超疏水表面相比，超疏油表面的制备难度更大。因为要耐有机溶液、表面的表面能要更低，而且表面应该有类似超疏水表面的纳米-微米多级粗糙度。大多数超疏油水表面有很好的疏水性质，它们能有效清理来自低表面能液体，如油脂、有机溶液等，的污染。同时防止了来自水基材料的污染。因为实际应用中会遇到很多油污的污染，因此具有“双疏”的表面可以有效阻止和减少各种污染物的附着，从而保证了清洁效果。当双疏表面能够具有防止含有复杂成分的污物的污染，它们在实际应用中会具有更大的应用范围。实际应用中，污物的成分会很复杂，它们往往含有水，油脂，固体组分，和其它大分子、小分子、表面活性材料，以及生物活性物质。它们往往具有较强的附着能力。通常的防污能力是指污物在表面不容易粘附，或者附着力很小，用清水、湿毛巾或纸巾可以将附着的污物轻易地清除。超疏水、超疏油技术的研究已经发展到了一个相当的水准，但实际可用的产品和化技术非常有限。主要的困难在于：1）使用有机溶剂，成本高，有安全隐患，而且对环境有污染；2）涂层牢度差，多数“双疏”材料表面不耐磨，与基底之间的附着力差。
技术实现思路
针对现有技术问题，本专利技术的目的在于提供一种疏水疏油防污涂料及其制备方法和应用，该方法以水为溶剂大大降低了环境的污染和涂布过程中的安全隐患，提高了双疏涂层与基体粘附力，降低了制备成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种疏水疏油防污涂料，包括以下按质量分数计的原料：非极性粉体0.5-50%，硅烷耦合剂0.2-25%，水基分散剂0.5-25%，余量为水，其中水基分散剂的分子结构上包含亲水基团、疏水基团和疏油基团。进一步改进的是，所述硅烷耦合剂为氟硅烷或硅氧烷。进一步改进的是，所述非极性粉体为聚四氟乙烯、偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯,表面用非极性物质改性过的无机粉体，表面改性过的黏土，表面改性过的天然固体物质或蜡质，所述非极性粉体粒径为10-1000nm。进一步改进的是，所述非极性粉体外包覆一层带有氟烷烃的小分子或聚合物。进一步改进的是，所述水基分散剂为丙烯酸酯类高聚物、聚氨酯或含氟聚合物。上述疏水疏油防污涂料的制备方法，先将非极性粉体和硅烷耦合剂混合均匀后，再加入水基分散剂搅拌均匀，最后加入水搅拌得涂料。上述疏水疏油防污涂料在多孔类软材料或硬材料上的应用。上述疏水疏油防污涂料在多孔类软材料或硬材料上的应用，所述多孔类软材料为纺织品或纤维。上述疏水疏油防污涂料在多孔类软材料或硬材料上的应用，将多孔类材料浸渍涂料后，烘干得处理品。上述疏水疏油防污涂料在多孔类软材料或硬材料上的应用，所述硬材料为玻璃、木材、塑料或砖。上述疏水疏油防污涂料在多孔类软材料或硬材料上的应用，将疏水疏油防污涂料喷涂在硬材料上，干燥得处理品。有益效果与现有技术相比，本专利技术以水为溶剂大大降低了环境的污染和涂布过程中的安全隐患，提高了双疏涂层与基体粘附力，降低了制备成本。附图说明图1是本专利技术实施例1的涂料，左图为现配涂料，右图为放置一个月的涂料；图2是用本专利技术涂料处理过的基材的“双疏”效果，其中1为丙三醇，2为橄榄油，3为水，4为矿物油，5为十六烷，6为石蜡油，每种液滴大小为5-20µL；图3是用本专利技术涂料处理过的不同基材表面的电子显微镜照片；图4是用本专利技术涂料处理过的纯棉织物经过2000次磨损测试后对水、橄榄油、十六烷接触角以及滚动角的变化情况，其中（a）为曲线变化图，（b）为这三种液滴在磨损后纯棉织物表面“双疏”效果图，1为水，2为橄榄油，3为十六烷；图5是用本专利技术涂料处理过的纯棉织物经200次洗涤后的对水、橄榄油、十六烷接触角以及滚动角的变化情况，其中（a）为曲线变化图，（b）为这三种液滴在磨损后纯棉织物表面“双疏”效果图，1为水，2为橄榄油，3为十六烷；图6是用本专利技术涂料处理过的不同基材耐酸碱情况，每种基材上的两种液滴分别为pH=1的硫酸（左），和pH=14的氢氧化钠（右）；图7为未用本专利技术涂料处理的不同基材耐酸碱情况，其中1为丙三醇，2为橄榄油，3为水，4为矿物油，5为十六烷，6为石蜡油，每种液滴大小为5-20µL；图8为用本专利技术涂料处理过的织物与未处理的同时放入沸水中煮沸5分钟后的对比图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选技术方案。实施例1一种疏水疏油防污涂料，包括以下按质量计的原料：聚四氟乙烯粉末1.5克，氟硅烷1克，Zonyl3213克（购于杜邦公司），水100克。上述疏水疏油防污涂料的制备方法，先是将聚四氟乙烯粉末、氟硅烷和Zonyl321混合均匀，然后超声搅拌混合物后，再加入水搅拌得涂料。上述疏水疏油防污涂料在纺织品上的应用，将纺织品完全浸在涂料中约1分钟后烘箱中130℃下干燥1小时。处理后的纺织品表面具有很好的超“双疏”性能，水的接触角（CA）超过170℃，表面能为31mN/m的植物油的CA超过160℃，表面能为27.5mN/m的十六烷的CA超过152℃。将处理后的纺织品经过超2000次的重复磨损测试（如图4所示）和超200次的标准洗涤（如图5所示），仍能保持超“双疏”性能。与未处理的织物相比，将处理后的织物放入沸水中煮沸5分钟后取出仍然保持干的状态（如图8所示）。上述疏水疏油防污涂料在玻璃、木头或金属上的应用，将涂料喷到玻璃、木头或金属表面，然后于中烘箱中130℃下干燥1小时。处理后的纺织品表面具有很好的超“双疏”性能，水的CA超过170℃，表面能为31mN/m的植物油的CA超过160℃，表面能为27.5mN/m的十六烷的CA超过152℃。实施例2一种疏水疏油防污涂料，包括以下按质量计的原料：聚偏氟乙烯-六氟丙烯1.5克，三氟甲基三甲基硅烷3克，含氟表面活性剂CC3.5g（购于杜邦公司），水100克。上述疏水疏油防污涂料的制备方法，先是将聚偏氟乙烯-六氟丙烯，三氟甲基三甲基硅烷，含氟表面活性剂CC混合均匀，然后超声搅拌混合物1.分钟后，再加入水搅拌30分钟得涂料。上述疏水疏油防污涂料在纺织品上的应用，将纺织品完全浸在涂料中约1分钟后烘箱中130℃下干燥1小时。处理后的纺织品表面具有很好的超“双疏”性能，水的CA超过160℃，表面能为31mN/m的植物油的CA超过155℃，表面能为27.5mN/m的十六烷的CA超过150℃。将处理后的纺织品经过超2000次的重复磨损测试和超200次的标准洗涤，仍能保持超“双疏”性能。实施例3一种疏水疏油防污涂料，包括以下按质量计的原料：氟化二氧化硅（SiO2）1.5克，乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，包括以下按质量分数计的原料：非极性粉体0.5‑50%，硅烷耦合剂0.2‑25%，水基分散剂0.5‑25%，余量为水，其中水基分散剂的分子结构上包含亲水基团、疏水基团和疏油基团。

【技术特征摘要】
1.一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，包括以下按质量分数计的原料：非极性粉体0.5-50%，硅烷耦合剂0.2-25%，水基分散剂0.5-25%，余量为水，其中水基分散剂的分子结构上包含亲水基团、疏水基团和疏油基团。2.根据权利要求1所述的一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，所述硅烷耦合剂为氟硅烷或硅氧烷。3.根据权利要求1所述的一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，所述非极性粉体为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯,表面用非极性物质改性过的无机粉体，表面改性过的黏土，表面改性过的天然固体物质或蜡质，所述非极性粉体粒径为10-1000nm。4.根据权利要求1或3所述的一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，所述非极性粉体外包覆一层带有氟烷烃的小分子或聚合物。5.根据权利要求1所述的一种疏水疏油防污涂料，其特征在于，所述水基分散剂为丙烯酸酯类高聚物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林童，周华，王红霞，
申请(专利权)人：江苏纳纤新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32