一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于超疏水或超双疏涂层制备领域，特别涉及一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、对基材表面进行清洗和喷砂粗化处理；步骤2、制备树脂溶液，步骤3、制备粒子复合悬浮液；步骤4、将步骤2所得的树脂溶液喷涂步骤1处理过的基材表面，再将该基材干燥，对树脂胶进行半固化；步骤5、将步骤3所得的粒子复合悬浮液喷涂到步骤4所得到的基材表面，再将该基材烘干进行完全固化；步骤6、对步骤5所得到的基材表面进行冲洗，即可得到可喷涂且耐久的超双疏涂层。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术利用喷涂技术在各基材表面制备地超双疏涂层具有良好的耐久性和牢固性，且具有可持久的抗结冰性能。

Method for preparing spraying and durable ultra double dispersion coating

The invention belongs to the super hydrophobic coating or superamphiphobic preparation field, especially relates to a spraying and durable coating superamphiphobic preparation method, including the following steps: Step 1, and cleaning of the substrate surface roughening treatment; step 2, the preparation of resin solution, step 3, preparation composite particle suspension; step 4, step 2 of the surface of the substrate resin solution spraying step 1 is treated, and then the substrate drying, semi curing of the resin composite particle suspension; step 5, step 3 to step 4 of the spraying the substrate surface to the substrate dry cured surface of the substrate; step 6, to step 5 obtained by washing, can be obtained by superamphiphobic coating can be sprayed and durable. The invention has the advantages that: the invention uses the spraying technology to prepare the super double sparse coating on each base material surface, has good durability and firmness, and has a durable anti icing performance.

【技术实现步骤摘要】
一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法
本专利技术属于超疏水或超双疏涂层制备领域，特别涉及一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法。
技术介绍
最近几年，表面具有极端润湿性的一些材料逐渐引起了人们的重视，其中，超双疏表面因其对水和油的接触角大于150°、滚动角小于10°，且具有自清洁的特性而引起了学术界和工业界极大的兴趣。在自然界中，许多植物的叶子和花瓣、昆虫的翅膀以及鸟类的羽毛等均是天然的超疏水材料。从之前的研究中我们可以得知，材料表面的超疏水和超疏油特性主要归因于表面粗糙的微/纳米粗糙结构以及表面的低表面能。在这一理论的基础上，许多方法通过在材料表面构造适当的粗糙结构并赋予其低表面能，从而制备出超疏水和超疏油表面，例如:等离子刻蚀法、相分离法、层层自组装法、平版印刷法、化学气相沉淀法、溶液浸泡法以及溶胶一凝胶法。喷涂技术相较于刻蚀法、模板法、溶液浸泡法以及电化学法等以往制备超疏水或超双疏涂层的方法，它有很大的技术优势。对于各种形状的基材，不论是平面、立面还是顶面，不论是圆形，球形还是其它不规则形状的复杂物体，都可以直接实施喷涂，不需要昂贵的模具制造费用；并且，喷涂技术生产效率高，尤其适用于大面积、异形物体的处理。但是，超疏水和超疏油涂层的实际应用还未能普及，最主要的一个原因就是超疏水和超疏油的耐久性差。当超双疏水表面受到外界如摩擦或撞击等外力时，表面微观的粗糙凸起结构受到承载压力和剪切应力，从而导致表面粗糙结构因应力集中而损坏，最终导致超疏水或超疏油功能性失效。因此，本专利旨在专利技术一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，旨在提供一种可利用喷涂技术在固体表面制备耐久的超双疏涂层的方法，同时此涂层还具有一定的抗结冰性能。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、对基材表面进行清洗和喷砂粗化处理，得到处理好的基材；步骤2、使用树脂胶粘剂与第一溶剂制备树脂溶液；步骤3、将亚微米粒子、纳米粒子分散于第二溶剂，超声及搅拌后，加入氟硅烷，继续超声及搅拌，得到了粒子复合悬浮液；步骤4、将步骤2所得的树脂溶液喷涂步骤1处理过的基材表面，再将该基材干燥，对树脂胶进行半固化；步骤5、将步骤3所得的粒子复合悬浮液喷涂到步骤4所得到的基材表面，再将该基材烘干进行完全固化；步骤6、对步骤5所得到的基材表面进行冲洗，即可得到可喷涂且耐久的超双疏涂层。进一步的，所述步骤1中，所述基材为平面、曲面或不规则形状的硅片、金属、玻璃、塑料、木材或石材。本专利技术中的制备方法不受基材的形状、大小和种类的影响，也并不限于上述基材，同时，金属基材可以是铁、铝、或铝合金，但不仅限于这几种，玻璃基材可以是石英或普通玻璃；本专利技术基材可以是纸板，纸板只需要擦洗即可。进一步的，所述步骤1中，所述对基材表面进行清洗是采用丙酮、去离子水、乙醇依次清洗。进一步的，所述步骤1中，喷砂粗化处理的工艺参数为：空气压力0.5～1.0MPa，喷砂时间10秒～1分钟，喷砂用砂丸目数40～200目。本专利技术将基体表面进行喷沙粗化处理，可以增大基体表面的粗糙度，提高涂层与基体的结合强度，进而提高超疏水涂层表面的牢固性和耐久性。进一步的，所述步骤2中，树脂胶粘剂为溶剂型环氧树脂胶粘剂、单组分聚氨酯胶粘剂以及单组分丙烯酸树脂胶粘剂中的一种或多种；所述第一溶剂是甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯的一种或多种混合溶剂。进一步的，所述溶剂型环氧树脂胶粘剂需要使用脂环胺固化剂与所述第一溶剂混合；所述单组分聚氨酯胶粘剂和单组分丙烯酸树脂胶粘剂与所述第一溶剂混合，无需固化剂。进一步的，所述树脂胶粘剂、固化剂以及第一溶剂的质量比为(4～10)：(0～10)：100。为了在光滑表面构建出超疏水或超双疏表面，目前常用的方法是将无机纳米粒子和含氟聚合物共混或将纳米粒子氟化，然后将氟化后的纳米粒子涂到材料表面从而构建超疏水或超双疏表面。这些方法中，聚合物和无机粒子与基底之间很难通过化学健作用粘接在一起，仅仅是靠物理吸附作用，粘接力不强，从而导致所构建的超疏水或超双疏表面存在不牢固，耐摩擦、耐洗涤性不强。本专利技术采用底层涂料和面层涂料进行超双疏涂层制备，其中，底层涂料采用具有普遍交联作用的树脂胶粘剂。环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂以及丙烯酸树脂胶粘剂这三种树脂胶粘剂是常用的万能胶型胶粘剂，一方面它们可以牢固地粘接在基材表面，另一方面它们将无机复合粒子牢固地粘接上，起一个中间胶粘体的作用，实现了超双疏所需粗糙结构的构筑，从而使得所构建的超双疏涂层具有良好的耐久性和牢固性。进一步的，所述步骤3中，将亚微米粒子、纳米粒子分散于第二溶剂，超声及搅拌1～3小时后，加入氟硅烷，继续超声及搅拌1～3小时，得到了粒子复合悬浮液；所述步骤4中将基材置于25～80℃下干燥0.5～2h进行半固化；所述步骤5中将基材在温度为25～80℃下烘干0.5～24h进行完全固化。进一步的，所述亚微米粒子为粒径200～500nm的二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳纳米管、氧化石墨烯、氧化锌、聚苯乙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种；所述第二溶剂为丙酮、乙醇、正己烷、乙酸甲酯、四氯化碳的一种或多种混合溶剂；所述的纳米粒子为粒径5～50nm的二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳纳米管、氧化石墨烯、氧化锌、聚苯乙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种。本专利技术中将200～500nm亚微级的粒子和5～50nm的纳米粒子分散于面层溶液中，喷涂后在基材表面及树脂层表面形成了精细的二元粗糙微纳结构。当涂层仅有小粒径的纳米粒子时，外界在外力施加于此涂层时，小粒径的纳米粒子很容易被外力冲散，从而丧失超双疏性能；当仅使用大粒径的亚微级粒子时，涂层表面达不到实现超双疏的微纳精细结构，从而无法实现基材表面的超双疏化。本专利技术中，两种粒径的粒子由于相互交叉绑定于一块，当外界在外力施加于此涂层时，大粒径的亚微级粒子会对小粒径的纳米粒子受到的力有一定的分散作用，因此此结构可以提高涂层的耐久性和牢固性能，从而延长涂层的使用寿命。进一步的，所述的亚微米粒子、纳米粒子、氟硅烷以及第二溶剂的质量比为(1～3)：(1～3)：(2～10)：100。优选的，所述纳米粒子与亚微米粒子的质量比控制在(1～0.5)：(0.5～0.1)范围内。本专利技术中粒径为5～50nm的纳米粒子与粒径为200～500nm的亚微级粒子的这一恰当比例控制为(1～0.5)：(0.5～0.1)，通过对比亚微级粒子和纳米粒子不同比例的实验结果，发现在此粒子比例下，所制备的超双疏涂层，对水雾具有超疏水、不黏附的特性。当用喷枪将雾化后的水雾连续喷于样品表面时，在这种大湿度的情况下，水雾到涂层表面上的小水滴能迅速从涂层上滚动或弹跳离开，且不会凝聚成大液滴，从而涂层表面可实现防雾的效果；另外，本专利技术在各基材表面制备的超双疏涂层具有抗结冰的性能。当将涂层置于零下10℃的低温环境中，继续用喷枪将雾化后的水雾喷于涂层表面时，水雾到涂层表面上的小水滴仍能迅速从涂层上滚动或弹跳离开，且不凝聚成大液滴，持续喷200分钟后，涂层表面没有出现结冰现象，最终涂层达到了抗结冰的效果及性能。进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、对基材表面进行清洗和喷砂粗化处理，得到处理好的基材；步骤2、使用树脂胶粘剂与第一溶剂制备树脂溶液，步骤3、将亚微米粒子、纳米粒子分散于第二溶剂，超声及搅拌后，加入氟硅烷，继续超声及搅拌，得到了粒子复合悬浮液；步骤4、将步骤2所得的树脂溶液喷涂步骤1处理过的基材表面，再将该基材干燥，对树脂胶进行半固化；步骤5、将步骤3所得的粒子复合悬浮液喷涂到步骤4所得到的基材表面，再将该基材烘干进行完全固化；步骤6、对步骤5所得到的基材表面进行冲洗，即可得到可喷涂且耐久的超双疏涂层。

【技术特征摘要】
1.一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、对基材表面进行清洗和喷砂粗化处理，得到处理好的基材；步骤2、使用树脂胶粘剂与第一溶剂制备树脂溶液，步骤3、将亚微米粒子、纳米粒子分散于第二溶剂，超声及搅拌后，加入氟硅烷，继续超声及搅拌，得到了粒子复合悬浮液；步骤4、将步骤2所得的树脂溶液喷涂步骤1处理过的基材表面，再将该基材干燥，对树脂胶进行半固化；步骤5、将步骤3所得的粒子复合悬浮液喷涂到步骤4所得到的基材表面，再将该基材烘干进行完全固化；步骤6、对步骤5所得到的基材表面进行冲洗，即可得到可喷涂且耐久的超双疏涂层。2.根据权利要求1所述的一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述对基材表面进行清洗是采用丙酮、去离子水、乙醇依次清洗。3.根据权利要求2所述的一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，树脂胶粘剂为溶剂型环氧树脂胶粘剂、单组分聚氨酯胶粘剂以及单组分丙烯酸树脂胶粘剂中的一种或多种；所述第一溶剂是甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯的一种或多种混合溶剂。4.根据权利要求3所述的一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，所述溶剂型环氧树脂胶粘剂需要使用脂环胺固化剂与所述第一溶剂混合；所述单组分聚氨酯胶粘剂和单组分丙烯酸树脂胶粘剂与所述第一溶剂混合，无需固化剂。5.根据权利要求4所述的一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方法，其特征在于，所述树脂胶粘剂、固化剂以及第一溶剂的质量比为(4～10)：(0～10)：100。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种可喷涂且耐久的超双疏涂层的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成毓，刘峰，胡海涛，
申请(专利权)人：黑龙江凯恩琪新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23