耐磨超疏水自洁涂层及其制备方法技术

本本发明专利技术公开了一种耐磨超疏水自洁涂层及其制备方法，该制备方法将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并搅拌均匀后静置分层，将静置后的下层混合物分离出再次搅拌均匀形成的自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面进行固化得到耐磨超疏水自洁涂层，该制备方法操作简便，且制备所得的自洁涂层耐磨性、超疏水性和耐久性优异，特别适合制备大面积超疏水表面。

Wear resistant super hydrophobic self-cleaning coating and preparation method thereof

The invention discloses a wear-resistant super hydrophobic self-cleaning coating and a preparation method thereof. The preparation method of the glass silicon resin, fluorine silicon polymer, nano silica and fluorocarbon cyclic ether solvent according to the mass ratio of 1: (1 ~ 10): (0.05 ~ 0.5): (10 ~ 100) and fully mixed after stirring well stratified, will lower the mixture after separating stir again the formation of self-cleaning coatings sprayed on the solid surface clean and dry cured by wear resistant super hydrophobic self-cleaning coating, the preparation method is simple, and the preparation of the self-cleaning coating wear resistance, super hydrophobic and durable excellent, especially suitable for the preparation of a large area of super hydrophobic surface.

【技术实现步骤摘要】
耐磨超疏水自洁涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种固体表面处理剂，尤其涉及一种耐磨超疏水自洁涂层及其制备方法，属于自洁涂层

技术介绍
自洁涂料是通过水的作用达到表面自洁效果的涂料，根据其作用原理，自洁涂料可以分为超疏水自洁涂料和超亲水自洁涂料两种。而表面浸润性是固体表面的一项重要特征，其通常以接触角来表征液体对固体的浸润程度：一般来说，固体表面与水的接触角大于90°且小于150°时称为疏水表面，大于150°小于180°时称为超疏水表面；而大于5°小于90°时称为亲水表面，小于5°大于0°时称为超亲水表面。自洁涂料通过改变玻璃、陶瓷、金属或塑料等各种基材的表面性能，防止在其表面附着小水滴从而达到自洁效果的方式，主要有两类：一是建立超疏水表面，使水滴滚动滑落把污染物冲走以达到自洁效果；另一种是建立超亲水表面，当水滴接触到涂膜表面时会迅速铺展形成均匀的水膜，在重力作用下流走，这样就能有效带走污渍，从而保持表面清洁。国内外大量关于超疏水表面作用机理及制备方法的报道均表明，低表面能和微米-纳米微观结构的共同作用能够赋予表面超疏水性能。目前已知的制备超疏水表面的方法主要有：溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、蚀刻法、气相沉积法、自组装法等等，但这些方法多数存在对设备和工艺要求过高等问题，不适合大面积超疏水表面的制备；另外超疏水表面结构在使用过程中会发生腐蚀以及磨损等损坏，而长时间的光照射和污染物的积累也会导致超疏水表面性能的降低，这些因素都限制了超疏水涂料在现实生活中的应用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耐磨超疏水自洁涂层及其制备方法，该制备方法操作简便，且制备所得的自洁涂层耐磨性、超疏水性和耐久性优异，特别适合制备大面积超疏水表面。本专利技术的技术方案是：本专利技术公开了一种耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，包括下述步骤：将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并搅拌均匀后静置分层，分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面，并将该固体表面置于20℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层。其进一步的技术方案是：所述玻璃硅树脂为有机硅树脂预聚体的乙醇溶液，该有机硅树脂预聚体的乙醇溶液优选为甲基硅树脂的乙醇溶液，其固含量为30～35wt.％，其固含量更优选为30wt.％。所述硅氟高分子聚合物的化学通式为：其中n＝4～18，且x:y＝1:1.5～30.5。所述纳米二氧化硅为无定形固体状纳米二氧化硅，其平均粒径不大于12nm。所述全氟碳环醚溶剂为FF31型全氟碳环醚混合物溶剂。所述玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂的混合搅拌速度不低于300r/min且搅拌时间不低于15min。所述静置时间不低于15min。本专利技术还公开了一种上述制备方法制备所得的耐磨超疏水自洁涂层。其进一步的技术方案是：该耐磨超疏水自洁涂层的静态接触角不低于156°，且经耐磨性测试后该耐磨超疏水自洁涂层的静态接触角不低于151°。本专利技术的有益技术效果是：该制备方法将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并搅拌均匀后静置分层，将静置后的下层混合物分离出再次搅拌均匀形成的自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面进行固化得到耐磨超疏水自洁涂层，该制备方法操作简便，且制备所得的自洁涂层耐磨性、超疏水性和耐久性优异，特别适合制备大面积超疏水表面。具体实施方式为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术所公开的耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，包括下述步骤：将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并以不低于300r/min的速度搅拌不低于15min至均匀后静置分层，静置分层的时间不低于15min，然后分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面，并将该固体表面置于20℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层。所述玻璃硅树脂为有机硅树脂预聚体的乙醇溶液，该有机硅树脂预聚体的乙醇溶液优选为甲基硅树脂的乙醇溶液，其固含量为30～35wt.％，其固含量更优选为30wt.％。其中硅氟高分子聚合物的化学通式为：其中n＝4～18，且x:y＝1:1.5～30.5，该硅氟高分子聚合物是以质量比为1:25～50的γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和一种全氟C4～C18烷基丙烯酸酯为共聚单体，以2.5～3倍于所述共聚单体总重量的2-丁酮为溶剂，以偶氮二异丁腈为引发剂，于75～80℃下保温反应4h以上，待反应结束回收2-丁酮溶剂后制得的无规共聚物，其中全氟C4～C18烷基丙烯酸酯为全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯和全氟乙基乙基丙烯酸酯中的一种。该制备方法属于溶液型自由基共聚方法，因此本专利技术中不再赘述。其中纳米二氧化硅为无定形固体状纳米二氧化硅，其平均粒径不大于12nm。其中全氟碳环醚溶剂为FF31型全氟碳环醚混合物溶剂。下述具体实施例中所使用的硅氟高分子聚合物是按照下述方法制备所得的：将50g全氟辛基乙基丙烯酸酯与2gγ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷溶于150ml2-丁酮，加入0.2gAIBN，在80℃下保温反应4小时，反应完成后回收溶剂，得到氟硅高分子共聚物。其他未涉及的各种操作方法和原料均为本领域常规操作方法和原料，本申请中不再赘述。具体实施例1将1g玻璃硅树脂、1g氟硅高分子聚合物、0.05g纳米二氧化硅和10gFF31全氟碳环醚混合物溶剂以不低于300r/min的速度搅拌不低于15min进行充分混合，然后静置不低于15min至分层，然后分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的载玻片表面，并将该载玻片置于20℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层A。其中环境温度为为室外常规温度。具体实施例2将1g玻璃硅树脂、2g氟硅高分子聚合物、0.1g纳米二氧化硅和20gFF31全氟碳环醚混合物溶剂以不低于300r/min的速度搅拌不低于15min进行充分混合，然后静置不低于15min至分层，然后分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的载玻片表面，并将该载玻片表面置于25℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层B。其中环境温度为为室外常规温度。具体实施例3将1g玻璃硅树脂、5g氟硅高分子聚合物、0.2g纳米二氧化硅和20gFF31全氟碳环醚混合物溶剂以不低于300r/min的速度搅拌不低于15min进行充分混合，然后静置不低于15min至分层，然后分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并搅拌均匀后静置分层，分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面，并将该固体表面置于20℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：将玻璃硅树脂、氟硅高分子聚合物、纳米二氧化硅和全氟碳环醚溶剂按照质量比为1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并搅拌均匀后静置分层，分离出静置后的下层混合物并将该下层混合物再次搅拌均匀形成自洁涂料，将该自洁涂料喷涂于洁净干燥的固体表面，并将该固体表面置于20℃以上的环境温度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自洁涂层。2.根据权利要求1所述的耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述玻璃硅树脂为有机硅树脂预聚体的乙醇溶液。3.根据权利要求1所述的耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述有机硅树脂预聚体的乙醇溶液为甲基硅树脂的乙醇溶液，其固含量为30～35wt.％。4.根据权利要求1所述的耐磨超疏水自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述硅氟高分子聚合物的化学通式为：其中n＝4～18，且x:y＝1:1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺承相，黄志齐，陈修宁，张艳华，黄京华，王淑萍，
申请(专利权)人：昆山市板明电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32