一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于超疏水材料技术领域，具体涉及一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法。将溶胶‑凝胶法制备的表面改性纳米二氧化硅粉体分散在无水乙醇中得到超疏水涂层溶液。在石材、金属、玻璃等基材表面先涂覆活性稀释剂改性的E‑51环氧树脂胶液，室温静置1~2h后再刷涂超疏水涂层溶液，得到高透明耐磨超疏水涂层，涂层与水的接触角为165°~175°，滚动角为2~5°，涂层玻璃在500~650nm的透光率大于84%，在2500Pa的压强下沿直线在320目的砂纸上摩擦1000cm后涂层与水的接触角大于90°。本发明专利技术所述的涂层制备方法简单、环保、成本低，适合玻璃、石材、陶瓷、木材、金属等材质的表面，应用前景广阔。

Preparation method of high transparency, wear resistance and super hydrophobic composite coating

The invention belongs to the technical field of super hydrophobic materials, in particular to a preparation method of a high transparency, wear resistance and super hydrophobic composite coating. The surface of sol gel preparation of the modified nano silica powder obtained super hydrophobic coating solution in ethanol dispersion. In stone, metal and glass substrate surface before coating reactive diluent modified E 51 epoxy resin solution at room temperature, the static 1~2h after brushing the super hydrophobic coating solution, high wear-resistant transparent super hydrophobic coating, coating and water contact angle of 165 DEG ~175 DEG, rolling angle is 2~5 degrees, coating the glass in the 500~650nm transmittance is greater than 84%, in under the pressure of 2500Pa along a straight line in 320 to sandpaper on friction coating with water after 1000cm contact angle greater than 90 deg.. The coating preparation method of the invention is simple, environmental protection and low cost, and is suitable for the surface of glass, stone, ceramics, wood, metal and other materials, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法
本专利技术属于超疏水材料
，具体涉及一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法。
技术介绍
“超疏水”是指水滴在固体表面的接触角大于150°时固体表面所具有的浸润性，对于超疏水的启蒙来自于自然界中的荷叶，近年来仿生超疏水涂层的制备已经受到广泛关注，制备技术越来越多样、越来越成熟。但是制备的超疏水涂层往往存在两个问题——透明度和抗磨性差，这两个问题是超疏水涂层实际应用的强大阻碍。专利文献CN106398334A公布了一种聚氨酯/聚氨酯-二氧化硅/二氧化硅功能梯度复合结构耐磨透明超疏水涂层，虽然此方法制备的涂层兼具透明性和耐磨性，但是该方法操作较繁琐，且制备超疏水层溶液时溶剂采用丙酮，具有毒性不够环保，制备的涂层还需要高达100~200℃的热处理，对温度要求高，不利于实际生产应用。专利文献CN106398334A公布了一种耐磨的超疏水涂层的制备方法，该方法是在基底上先覆上一层底漆，待底漆固化后将其粗糙化处理，最后在上面涂覆超疏水涂料，该方法虽然实现了涂层耐磨性的提升，但是底漆制备较繁琐，且最后制备的涂层不具透明性，应用价值小。因此利用简单、温和的方法开发一种透明、耐磨的超疏水涂层关乎超疏水技术的发展和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高透明的耐磨的超疏水复合涂层的制备方法，所获涂层具有优异的超疏水性能和透明性，并且具备优良的耐磨性能，所用的方法操作简单、条件温和、易实现大批量生产应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：先在基底上覆上改性的环氧树脂胶，在其未完全固化时，在其上涂覆表面改性的纳米二氧化硅分散液，制备环氧树脂/二氧化硅超疏水复合涂层。其具有优异的超疏水性能，与水的接触角为165°~175°，滚动角为2~5°。耐磨性能体现在将该复合涂层在2500Pa的压强下沿直线在320目的砂纸上摩擦1000cm距离后，涂层大部分区域保持超疏水性（接触角>150°）、局部保持疏水性（接触角≧90°）。所制备的涂层玻璃在500~650nm的透光率大于84%，而未涂覆玻璃在500~650nm的透光率为91%。上述高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法具体包括以下步骤：（1）将环氧树脂E-51与活性稀释剂混合均匀后，再加入固化剂T-31，轻轻搅拌15-30min，即得改性的环氧树脂胶液；所述的活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种；环氧树脂E-51与活性稀释剂的质量比为100：10~25，环氧树脂E-51与固化剂T-31的质量比为100：30~50。（2）将步骤（1）中的改性环氧树脂胶液刮涂到基材表面，室温静置1~2h，胶液开始固化；（3）在涂覆了改性环氧树脂胶液的基材表面刷涂2~3遍表面疏水的纳米二氧化硅分散液，室温静置1~2h，即得透明的耐磨超疏水涂层，其中所述刷涂每遍的间隔时间为10~15min；步骤（3）中表面疏水的纳米二氧化硅分散液的合成步骤为：a确定表面疏水改性的纳米二氧化硅的合成原料摩尔配比为：正硅酸乙酯:无水乙醇:氨水:蒸馏水:甲基三乙氧基硅烷=1:30:x:1:y，其中，0.18≤x≤0.36,0.5≤y≤0.75；b按配比将正硅酸乙酯与无水乙醇在室温下混合搅拌10min后再滴加蒸馏水与氨水的混合溶液，在60℃下强烈搅拌2h后再逐滴加入甲基三乙氧基硅烷，继续搅拌1h后，室温陈化1~2d，然后置于60℃烘箱中2d使溶剂蒸发，即得到表面疏水改性的纳米二氧化硅粉体；c将步骤b所得表面疏水改性的纳米二氧化硅粉体与无水乙醇混合，60℃下剧烈搅拌2~3h后，再常温超声震荡0.5~1h后，即得到表面疏水改性的纳米二氧化硅溶液；所述溶液的质量体积百分比浓度为1.3%~1.5%。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的超疏水涂层制备方法简单、环保，适用性广。所制得的涂层同时兼具超疏水、高透明和耐摩擦三大优异性能，与水的接触角为165°~175°，滚动角为2~5°，在500~650nm范围的透光率高于84%，接近玻璃的透光率（91%），在2500Pa的压强下沿直线在320目的砂纸上摩擦超过1000cm的距离后涂层大部分区域仍保持超疏水性、局部区域保持疏水性。说明书附图图1为实施案例1所得高透明耐磨超疏水复合涂层表面水接触角状态图。图2为实施案例1所得高透明耐磨超疏水复合涂层玻璃与未涂覆玻璃的光透过率曲线图。图3为实施案例1所得高透明耐磨超疏水复合涂层的扫描电子显微镜（SEM）照片。图4是实施案例1纳米二氧化硅表面改性前后的红外光谱图。图5是实施案例2所得高透明耐磨超疏水复合涂层表面水接触角状态图。图6为实施案例2所得高透明耐磨超疏水复合涂层玻璃与未涂覆玻璃的光透过率曲线图。图7为实施案例3所得高透明耐磨超疏水复合涂层玻璃与未涂覆玻璃的光透过率曲线图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1（1）将0.835g环氧树脂E51与0.084g乙二醇二缩水甘油醚、0.418g固化剂T31混合均匀，搅拌15分钟，然后用刀片蘸取一定量涂覆到玻璃基板上，室温下干燥1小时，胶液开始固化。（2）将12.4mL正硅酸四乙酯与97.2mL无水乙醇混合，60℃回流搅拌10min，接着滴加7.8mL氨水和1mL去离子水的混合液，继续搅拌2小时。保持60℃回流搅拌状态，逐滴加入5.5mL甲基三乙氧基硅烷，继续搅拌1小时后，陈化1天，然后放入60℃的烘箱中2天，使溶剂挥发，得到表面疏水改性的纳米二氧化硅粉体。（3）将0.65g二氧化硅粉体置于50mL无水乙醇中，60℃回流搅拌1小时，再常温超声分散1小时，便得到超疏水二氧化硅分散液。（4）将步骤（3）所制得的二氧化硅分散液涂覆到步骤（1）所述的环氧树脂粘结层表面上，室温干燥10分钟后再次涂覆，即得高透明的耐磨的超疏水涂层。将实施例1所得的产物进行表征，图1是涂层上某个点的接触角状态图，该处静态接触角值为165.5°，测得滚动角为2°，该涂层上还有部分区域的接触角极大，当水滴滴到涂层表面时会直接滚落，说明该涂层超疏水性能优越。图2是高透明耐磨超疏水涂层玻璃与未涂覆玻璃的光透过率曲线图，从图中可以看出涂层并没有使透光率下降很多，涂层玻璃在500~650nm的透光率大于87.2%,接近纯玻璃的透光率（91%），说明该涂层具有很高的透明度。图3是涂层表面的扫描电子显微镜（SEM）照片，从照片中可以看出该涂层的微观结构为微米-纳米级的多孔粗糙结构，二氧化硅颗粒大小为60~70nm。图4是纳米二氧化硅表面疏水改性前(a)和改性后(b)的红外光谱图，各个峰对应的基团已经在图中标明，从谱图中可以看出表面改性后甲基基团已接枝在二氧化硅粒子表面。将涂层玻璃在2500Pa的压强下沿直线在320目的砂纸上摩擦，每摩擦20cm测涂层表面与水的接触角，直到接触角开始小于或等于90°，1000cm的距离后测得的耐摩擦距离为1100cm。实施例2（1）将0.628g环氧树脂E51与0.094g正丁基缩水甘油醚混合，再加入0.314g固化剂T31混合均匀，搅拌15分钟，然后用刀片蘸取一定量涂覆到玻璃基板上，室温下干燥1小时，胶液开始固化。（2）将37.2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：在基材表面刮涂改性环氧树脂胶液作为粘结层，然后再刷涂表面疏水的纳米二氧化硅溶液，室温干燥1h，得到高透明耐磨的环氧树脂/二氧化硅超疏水复合涂层。

【技术特征摘要】
1.一种高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：在基材表面刮涂改性环氧树脂胶液作为粘结层，然后再刷涂表面疏水的纳米二氧化硅溶液，室温干燥1h，得到高透明耐磨的环氧树脂/二氧化硅超疏水复合涂层。2.根据权利要求1所述的高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：所述的基材为玻璃、陶瓷、金属、木材、石材中的任意一种。3.根据权利要求1所述的高透明耐磨超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于：具体步骤为：1）将环氧树脂E-51与活性稀释剂混合均匀后，再加入固化剂T-31，轻轻搅拌15-30min，得到改性的环氧树脂胶液；所述的活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种；2）将步骤1）中的改性环氧树脂胶液刮涂到基材表面，室温静置1~2h，胶液开始固化；3）在涂覆了改性环氧树脂胶液的基材表面刷涂2~3遍表面疏水的纳米二氧化硅分散液，室温静置1~2h，得到透明的耐磨超疏水涂层，其中所述每遍刷涂的间隔时间为10~15min。4.根据权利要求3所述的高透明耐磨超疏水复合涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘祁，钟敏珍，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35