一种超疏水涂料及其制作耐久性超疏水涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水涂料及其制作耐久性超疏水涂层的方法，包括:(1)底漆：由40‑70％氟树脂、5‑20％固化剂、0‑10％纳米粒子、15‑45％溶剂组成；(2)面漆：由4‑30％氟树脂、1‑10％固化剂、2‑10％纳米粒子和75‑85％溶剂组成。将底漆喷涂至不同基材表面，室温固化一定时间后，接着喷涂面漆，室温固化2‑7天，所得超疏水涂层漆膜具有良好硬度、附着力、柔韧性、耐冲击性能、耐磨性、耐酸碱性和耐盐性。由该超疏水涂料所得超疏水涂层材料具有高耐久性和基材通用性，适用于大面积施工，使金属、玻璃、石材、木材、织物等表面具有优异自清洁、防水性、耐酸碱性和耐腐蚀性。

A super hydrophobic coating and its method for making durable superhydrophobic coatings

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水涂料及其制作耐久性超疏水涂层的方法
本专利技术涉及一种超疏水涂料产品及其制作高耐久性超疏水涂层的方法。
技术介绍
超疏水化是一种新型特种表面技术，可赋予“被涂件”自清洁、防雾化、拒水、防腐蚀、防覆冰和水下减阻等特殊性能，在建筑、微电子、通讯、汽车、航空航天、新能源、国防及其他高新科技领域备受关注，同时也引起人们对超疏水涂层材料研究的极大兴趣。1997年，德国伯恩大学植物学教授Barthlott等率先对自然界中荷叶表面的超疏水(水与表面的接触角≥150°，滚动角≤10°)现象进行研究，发现荷叶表面是由无数微米尺寸乳突和其表面分布的纳米蜡质晶体构成，他们认为荷叶表面的自清洁特性是由粗糙表面上微米结构的乳突和纳米结构的蜡晶共同引起的，并首次提出了“荷叶效应”的概念(AnnBotan1997；79:667–677)。2002年，江雷研究组在Barthlott等的研究基础上再次证实，荷叶表面微/纳米阶层结构和低表面能蜡质晶体的共同作用是引起表面超疏水的根本原因(AdvMater2002；14:1857-1860)。受荷叶效应启发，国内外学者利用疏水材料构筑微纳米粗糙结构和在微纳米粗糙结构表面修饰低表面能物质两种途径制备了大量人工超疏水涂层表面，然而目前制备超疏水涂层的方法(如溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、刻蚀法、化学气相沉积法、电化学沉积法、自组装法、电纺丝法等)大多成本昂贵、制备条件苛刻，很难实现大面积涂装，而且所得超疏水涂层的机械强度和耐久性通常较差，不能满足长期户外使用的要求，致使这类涂层材料在许多领域的应用受到限制。喷涂法是目前涂料行业常用涂装方式之一，该方法具有操作简单、易于实现、对涂敷的基体没有特殊要求、适用于室温下大面积涂层制备、现场应用性强等特点，是最适用于超疏水涂层工程化和产业化的涂装方式。本专利技术结合喷涂工艺、涂料粘结性能和自类似涂层的优势，所得常温固化型超疏水涂层材料机械性能、耐磨性、耐冲击性、耐酸碱性及耐盐性等性能更为优异。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种超疏水涂料及其制作耐久性超疏水涂层的方法。该涂料具有高耐久性和基材通用性，适用于大面积施工，可实现大批量生产，使金属、玻璃、石材、木材、织物等表面具有优异自清洁、防水性、耐酸碱性和耐腐蚀性等性能明显提高。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。本专利技术的超疏水涂料，包括下述质量比的底漆和面漆：所述底漆包括40-70％氟树脂、5-20％固化剂、0-15％纳米粒子、15-45％混合溶剂；所述面漆包括4-30％氟树脂、1-10％固化剂、2-10％纳米粒子和75-85％混合溶剂。进一步，所述氟树脂为三氟型FEVEJF-2X、四氟型FEVEGK570、有机氟改性丙烯酸树脂CF-902或有机硅改性氟碳树脂HLR-Si中的一种或多种混合物。进一步，所述固化剂为六亚甲基异氰酸酯(HDI)或TSE-100中的一种或多种混合物。进一步，所述纳米粒子为聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅(R202)、六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅(R812S)。进一步，所述混合溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯中至少两种。本专利技术相应地给出了一种超疏水涂料的制备方法，包括下述步骤：1)底漆制备：将质量比为40-70％的氟树脂、0-10％的纳米粒子和15-45％的混合溶剂经高速分散机分散均匀，储备备用；2)向其中加入5-20％固化剂，高速分散一定时间后，即得底漆，底漆固含量为60-85％；3)面漆制备：将质量比为2-10％的纳米粒子用高速分散剂分散于75-85％混合溶剂中，之后加入4-30％氟树脂，分散均匀后，储备备用；4)向其中加入1-10％固化剂，高速分散一定时间后，即得面漆，面漆中固含量为15-45％。进一步，在700rpm高速分散20min。利用本专利技术的超疏水涂层材料制作耐久性超疏水涂层的方法步骤如下：将底漆配方体系经空气喷枪喷涂至基材表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置1-2h后，接着喷涂面漆，常温固化2-7天。所得涂层水接触角>150°，滚动角<10°；硬质基材上漆膜硬度为HB，附着力为1～2级，柔韧性1mm，冲击性为正反50cm，同时将该涂层按照GB/T1768-2006测试，250g/100rpm后，磨耗≤40mg；在pH1-13的水溶液和3.5％NaCl水溶液中分别放置7天和30天后，涂层外观保持完整，接触角值和机械性能基本不发生变化；且涂层仍然保持超疏水性能，水接触角和滚动角分别为151°和8.0°，具有优异的高耐久性和基材通用性，适用于大面积施工，可实现大批量生产，使金属、玻璃、石材、木材、织物等表面具有优异自清洁、防水性、耐酸碱性和耐腐蚀性等性能明显提高。本专利技术的优点与积极的效果：1.本专利技术提供了一种常温固化型超疏水涂料，可通过空气喷涂技术，进行大面积涂装，成本低廉、操作简便易行；2.本专利技术提供了一种集空气喷涂、涂料粘结性能和自清洁涂层优势于一体的耐久性超疏水涂层制备方法，所得涂层具有良好的机械性能和耐磨性；3.本专利技术所得超疏水涂层表面对果汁、牛奶、咖啡、泥水、污水等多种液体，具有良好自清洁性；可耐不同pH水溶液，即使在pH＝1和pH＝13条件下浸泡7天，3.5％NaCl水溶中浸泡30天后，漆膜仍旧完好，保持优异的超疏水性能和机械性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对本专利技术做任何限制的依据。一种超疏水涂料的制备方法，包括下述步骤：1)底漆制备：将质量比为40-70％的氟树脂、0-10％的纳米粒子和15-45％的混合溶剂经高速分散机分散均匀，储备备用；2)向其中加入5-20％固化剂，在700rpm高速分散20min后，即得底漆，底漆固含量为60-85％；3)面漆制备：将质量比为2-10％的纳米粒子用高速分散剂分散于75-85％混合溶剂中，之后加入4-30％氟树脂，分散均匀后，储备备用；4)向其中加入1-10％固化剂，在700rpm高速分散20min后，即得面漆，面漆中固含量为15-45％。其中，氟树脂为三氟型FEVEJF-2X、四氟型FEVEGK570、有机氟改性丙烯酸树脂CF-902或有机硅改性氟碳树脂HLR-Si中的一种或多种混合物。固化剂为六亚甲基异氰酸酯(HDI)或TSE-100中的一种或多种混合物。纳米粒子为聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅(R202)、六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅R812S疏水改性纳米粒子。混合溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯中至少两种。利用超疏水涂料制作耐久性超疏水涂层的方法如下：将底漆喷涂至不同基材表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置1-2h后，接着喷涂面漆，喷涂完毕后，室温固化2-7天即可。下面给出具体实施例来进一步说明本专利技术。实施例1将70份三氟型FEVE(JF-2X)和15份混合溶剂于高速分散条件下(700rpm)分散20min，储存备用；使用前，向其中加入15份六亚甲基异氰酸酯(HDI)，高速分散20min即得底漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，底漆中固含量为85％。将10份聚二甲基硅氧烷改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水涂料，其特征在于，包括下述质量比的底漆和面漆；所述底漆包括40‑70％氟树脂、5‑20％固化剂、0‑10％纳米粒子、15‑45％混合溶剂；所述面漆包括4‑30％氟树脂、1‑10％固化剂、2‑10％纳米粒子和75‑85％混合溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水涂料，其特征在于，包括下述质量比的底漆和面漆；所述底漆包括40-70％氟树脂、5-20％固化剂、0-10％纳米粒子、15-45％混合溶剂；所述面漆包括4-30％氟树脂、1-10％固化剂、2-10％纳米粒子和75-85％混合溶剂。2.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述氟树脂为三氟型FEVEJF-2X、四氟型FEVEGK570、有机氟改性丙烯酸树脂CF-902或有机硅改性氟碳树脂HLR-Si中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述固化剂为六亚甲基异氰酸酯HDI或TSE-100中的一种或多种混合物。4.根据权利要求1所述的一种超疏水涂料，其特征在于，所述纳米粒子为聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅R202、二甲基二氯硅烷改性的气相二氧化硅R972或六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅R812S中的一种或多种混合物。5.根据权利要求1所述的一种超疏水涂料，其特征在于，所述混合溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯中至少两种。6.一种超疏水涂料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：史素青，张喜婷，刘正堂，权苗，沈可可，孙佳佳，于淼，刘宪文，陈安强，
申请(专利权)人：陕西宝塔山油漆股份有限公司，西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61