一种抗紫外的涂料组合物及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗紫外的涂料组合物，它由以下质量百分比的组分组成：树脂：65～78％；纳米颗粒：8～16％；有机溶剂：12～19％。本发明专利技术提供了该涂料组合物的制备方法及其在制备超疏水材料中的应用。将本发明专利技术的涂料组合物涂覆在疏水微结构表面后，使超疏水材料具有抗紫外能力强、耐磨、有效延长表面结冰时间等优点，同时延长了超疏水材料的使用寿命，具有广阔的市场前景。

Anti ultraviolet paint composition, preparation method and application thereof

The invention discloses an anti ultraviolet paint composition, which is composed of the following components of quality percentage: resin: 65 to 78%; nanometer particles: 8 to 16%; organic solvent: 12 to 19%. The invention provides a preparation method of the coating composition and its application in preparing super hydrophobic material. Will be coated with the coating composition of the present invention in the hydrophobic micro structure surface, the advantages of super hydrophobic materials with anti UV ability, abrasion resistance, prolong the surface freezing time, and prolong the service life of the super hydrophobic materials, has a broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外的涂料组合物及制备方法和应用
本专利技术涉及一种抗紫外的涂料组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
飞机表面结冰对飞机飞行安全具有极大危害。机械除冰、电热除冰、气热除冰及化学除冰液除冰等技术是常用的飞机表面除冰技术。这些技术虽在一定程度上解决了飞机表面结冰问题，但都以除冰、融冰为思路，待冰在飞机表面形成后，再将其从飞机表面移除，不能从根源上解决飞机表面结冰，且存在能耗高，环境污染大等问题。过冷水撞击飞机表面，长时间不能从飞机表面脱离是造成飞机表面结冰的关键。要从根本上解决飞机表面结冰问题，需减少过冷水与飞机表面的接触时间，使其在结冰前从飞机表面脱落。受荷叶效应影响，研究者们提出了超疏水表面概念。超疏水表面是一类具有特殊物理化学性质的表面，其表面接触角大于150°，滚动角小于10°，微小扰动即可使静止在表面的液滴迅速滚落不残留，这就为从源头上解决飞机表面结冰提供了方法。丁桂甫等提出了一种用于飞机防冰除冰的纳米超疏水表面制备方法(CN101704410A)，由该方法制备的飞机表面降低了水滴滑过机身表面的粘滞力，减少了水珠在机身表面凝结的数量，有效降低了飞机表面的结冰程度。然而，大量研究表明超疏水表面耐久性差，在多个结冰除冰循环后，表面微纳结构被破坏，疏水能力下降。(见S.Farhadi,M.Farzaneh,S.A.Kulinich."Anti-icingperformanceofsuperhydrophobicsurface",AppliedSurfaceScience257(2011)6264-6269.S.A.Kulinich,S.Farhadi,K.Nose.X.W.Du"Superhydrophobicsurface:aretheyreallyice-repellent"LangmuirLetter2011,27(1),25-29)。更有研究指出，超疏水表面长期在紫外光的照射下，疏水能力逐步尙失。Xiu的研究指出，在经过数百小时的紫外光老化试验后，涂覆有聚二甲基硅烷、聚丁烯等疏水涂料的超疏水表面，表面接触角分别从153°，162°降为80°，70°，表面完全尚失其疏水能力。(XiuYonghao,FabricationofSurfaceMicro-andNanostructuresforsuperhydrophobicsurfacesinelectricandelectronicapplications,PhDDissertation,GeorgiaInstituteofTechnology,2008)飞机在高空飞行，长时间受紫外线照射，如不能解决上述问题，将无法实现超疏水表面在民用客机上的应用。美国专利US2015/0368496A1提出了一种抗紫外线超疏水涂层配方，该配方由聚氟化合物、有机硅、氧化锌及二硫化钼混合而成。由该混合物制备而成的超疏水表面，在1W/m2紫外光照射下150小时，表面接触角至少不小于140°。虽然上述专利技术在一定程度上解决了超疏水表面抗紫外性能差、耐久性差的问题，然而，专利US2015/0368496A1提出的配方仅能保证长时间在紫外光的照射下，表面接触角不小于140°，而不是150°(注：当表面接触角大于90°，小于150°时，该表面被称为是疏水表面，而不是超疏水表面)。进一步研究发现，利用专利US2015/0368496A1制备的超疏水表面，当紫外光照射强度提高到2W/m2，在150小时老化实验中，表面接触角降低至120°，表面疏水性能下降。根据专利US2015/0368496A1制备的超疏水表面，虽具有一定程度的抗磨性，但专利案例8表明，即使最优配方，对表面进行4.5分钟的摩擦处理，表面的超疏水能力完全尚失。此外，上述配方主要用于电缆表面的防疏水/冰应用，当其应用于飞机表面时，未必能同时实现疏水、抗紫外线、耐磨等多种功能。因此，为了克服现有涂料组合物的缺陷，亟需专利技术一种新的涂料组合物，能同时增强超疏水表面的疏水、抗紫外线、耐磨等功能，以解决现有超疏水表面抗性能差，抗磨能力差的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种抗紫外的涂料组合物，它由以下质量百分比的组分组成：树脂：65～78％；纳米颗粒：8～16％；有机溶剂：12～19％。进一步地，所述的树脂由有机硅树脂和氟碳树脂组成；其中，有机硅树脂的质量分数为10～30％，优选的质量分数为10～22％。进一步地，所述有机硅树脂选自全氟辛基三甲氧基硅烷或全氟辛基三乙氧基硅烷；所述氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、全氟乙基乙烯基醚或全氟甲基乙烯基醚。进一步地，所述纳米颗粒的粒径为50～500纳米。进一步地，所述纳米颗粒由下述质量百分比的纳米颗粒组成：二氧化钛：15～45％；氧化锌：45～70％；二氧化硅、二硫化钼或活性炭：5～20％。优选的，所述纳米颗粒由下述质量百分比的纳米颗粒组成：二氧化钛：25～36％；氧化锌：52～60％；二氧化硅、二硫化钼或活性炭：12～16％。进一步地，所述纳米颗粒由下述质量百分比的纳米颗粒组成：粒径100～200纳米的二氧化钛：25％，粒径400～500纳米的氧化锌：60％，粒径400～500纳米的二氧化硅：15％；或，粒径100～200纳米的二氧化钛：36％，粒径100～200纳米的氧化锌：52％，粒径400～500纳米的活性炭：12％；或，粒径50～100纳米的二氧化钛：25％，粒径50～100纳米的氧化锌：59％，粒径300～400纳米的二氧化钼：16％。进一步地，所述有机溶剂为甲苯、丙酮或石油醚。本专利技术还提供了前述涂料组合物的方法，包括以下步骤：取各组分，混匀，即得。本专利技术还提供了前述涂料组合物在制备超疏水材料中的应用。试验结果证明，本专利技术的涂料组合物涂覆在疏水微结构表面后，使超疏水表面具有抗紫外能力强、耐磨、有效延长表面结冰时间等优点。表面接触角达150°以上，接触角滞后10°以下。并且，该超疏水表面还能够将水滴在表面结冰的时间延长250s以上，在30个除冰结冰循环后，表面接触角降低不超过10°，从而解决了超疏水表面耐久性差的问题，延长了超疏水表面的使用寿命。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。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。固体表面接触角及接触角滞后可利用接触角测量仪进行测量。水滴在表面结冰时间测定方法如下：将固体表面置于-10℃环境箱中，再将0.05mL液滴置于超疏水表面，开始计时并进行实时观测，水滴完全结冰所需的时间即为水滴在-10℃环境中，在表面结冰的延长时间。一次结冰除冰循环是指0.05mL液滴在-10℃环境中，在超疏水表面完全结冰后，在相同温度下利用机械外力将其从表面移除，再将铝片置于30℃恒温箱中，除去表面残留的水分。实施例1金属铝合金为基底，利用360目砂纸对其打磨至少5次，再将其置于超声波水浴清洗。其后，在利用异丙醇对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗紫外的涂料组合物，其特征在于：它由以下质量百分比的组分组成：树脂：65～78％；纳米颗粒：8～16％；有机溶剂：12～19％。

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外的涂料组合物，其特征在于：它由以下质量百分比的组分组成：树脂：65～78％；纳米颗粒：8～16％；有机溶剂：12～19％。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述的树脂由有机硅树脂和氟碳树脂组成；其中，有机硅树脂的质量分数为10～30％，优选的质量分数为10～22％。3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其特征在于：所述有机硅树脂选自全氟辛基三甲氧基硅烷或全氟辛基三乙氧基硅烷；所述氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、全氟乙基乙烯基醚或全氟甲基乙烯基醚。4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述纳米颗粒的粒径为50～500纳米。5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于：所述纳米颗粒由下述质量百分比的纳米颗粒组成：二氧化钛：15～45％；氧化锌：45～70％；二氧化硅、二硫化钼或活性炭：5～20％。6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于：所述纳米颗粒由下述质量百分比的纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，王强，胡晓佳，夏祖西，
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