一种耐磨超疏水涂层的制备方法技术

本发明专利技术一种耐磨超疏水涂层的制备方法,将硅酸酯8.4%～23.2％、长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％、去离子水3.1%～9.4％、醇类溶剂59.7%～75.6％、碱性催化剂0.15%～0.22％混合反应得到超疏水二氧化硅；将丙烯酸酯A 4.5%～11.2%、丙烯酸酯B 3.9%～25.4％、其他组分15.4%～42.2%、热引发剂1.4%～6.3%和溶剂45%～70%搅拌反应得到丙烯酸酯共聚物；将超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂按1～5∶8∶70的比例混合均匀后喷涂至基材上，再经固化得到耐磨超疏水涂层。本发明专利技术过程简单易控，涂层基材适应性好、耐摩擦、附着力强、使用寿命长，对环境友好。

A preparation method of wear-resistant superhydrophobic coating

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨超疏水涂层的制备方法
本专利技术涉及一种耐磨超疏水涂层的制备方法，具体属于涂料制备

技术介绍
在过去几十年里，超疏水材料因为在自清洁、油水分离、防覆冰等领域被大量使用而被人们所熟知。构造超疏水材料的两大关键因素分别是微纳米结构与低表面能。对于金属材料，传统的方法是通过刻蚀材料获得微纳米结构，保护材料的前提是对材料进行一定的损毁是非常不合理的。其他方法诸如静电纺丝对设备要求高，并不适合大规模的生产制造。另外，超疏水材料的耐磨耐久性不强，限制了它在很多领域的使用。为了增强其耐磨性延长使用寿命，一种可能的方法是赋予材料自修复性能，当材料被摩擦掉最表面的一层时，其低表面能物质在环境刺激下自发地迁移至材料表面，完成超疏水“自修复”，但是实际证明，即使研发出这种类型的自修复超疏水材料，也很难满足现实中对材料的应用要求。目前耐磨超疏水涂层要么只能在同一基材上使用的，要么满足耐磨条件但是表面超疏水功能不均匀，更有可能使用难以降解的氟类偶联剂作为疏水改性剂对环境造成危害。本专利技术以低成本、基材适应性，且在满足涂层耐磨性能同时兼顾环境友好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐磨超疏水涂层的制备方法，方法简便无毒，可大规模制备生产，可解决现在超疏水材料难以大规模生产及耐久性不好的问题。本专利技术是这样来实现的，一种耐磨超疏水涂层的制备方法包括以下三步骤：步骤1：超疏水二氧化硅的制备按质量百分比计，控制硅酸酯8.4%～23.2％，长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％，去离子水3.1%～9.4％，醇类溶剂59.7%～75.6％，碱性催化剂0.15%～0.22％；按照上述原料比例，将硅酸酯、长链硅氧烷偶联剂加入醇类溶剂和去离子水的混合溶剂中，其后再加入碱性催化剂，60～70℃搅拌混合6～16h，得到长链硅氧烷偶联剂改性的超疏水二氧化硅；其中，硅酸酯和长链硅氧烷偶联剂在混合溶剂中的浓度不超过0.45mol/L；步骤2：丙烯酸酯共聚物的制备：按质量百分比计，控制丙烯酸酯A组分4.5%～11.2%，丙烯酸酯B组分3.9%～25.4％，其他组分15.4%～42.2%，热引发剂1.4%～6.3%，溶剂45%～70%；将上述物料在65～70℃，搅拌混合7～14h，得到丙烯酸酯共聚物；步骤3：涂层的制备按质量百分比计，控制超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂的比例为1～5∶8∶70，混合均匀后喷涂至基材上，喷枪与基材的基板距离30cm，喷枪口径1.0mm，控制喷涂压力0.8Mpa，时间2s喷涂一层涂层；喷涂完后，厚度为200～300μm的涂层于室温下固化5～60min成膜，得到耐磨超疏水涂层。所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇或者异丙醇中的一种或几种的组合。所述的硅酸酯为正硅酸四丁酯、正硅酸丙酯，硅酸乙酯或者正硅酸甲酯中的一种或三种的组合；所述的长链硅氧烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷偶联剂、十六烷基三甲氧基硅烷偶联剂、十八烷基三甲氧基硅烷偶联剂、十二烷基三乙氧基硅烷偶联剂、十六烷基三乙氧基硅烷偶联剂、十八烷基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种的组合。所述的碱性催化剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或其中两种的组合。所述的热引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或者两种的组合。所述的溶剂为四氢呋喃、甲苯、异丙醇的一种或者几种的组合。所述的丙烯酸酯A、丙烯酸酯B、其他组分分别为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯或丙烯酸月桂酯中不同的一种。本专利技术的有益效果：本专利技术制备过程简单易控，易规模化生产，超疏水涂层基材有很好的适应性好，涂层持久、耐摩擦、附着力强、使用寿命长，对环境友好。附图说明图1为本专利技术超疏水涂层的疏水效果图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例说明本专利技术提供的一种耐磨超疏水涂层的配方。第一步：超疏水二氧化硅的制备：将正硅酸丙酯，乙醇，去离子水，十八烷基三甲氧基硅烷偶联剂以12.4∶72.8∶5.9∶7.9的质量比例混合在三口烧瓶内，并于油浴锅内64℃下搅拌8h。第二步：丙烯酸酯共聚物的制备：将甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，偶氮二异丁腈，甲苯以10：10：40:0.4：60的质量比例混合在四口烧瓶内，于油浴锅内70℃搅拌7h。第三步：将第一步的超疏水二氧化硅与第二步的丙烯酸酯共聚物及乙醇以4∶8∶70的质量比混合均匀后喷涂至基材上，室温固化1h。实施例2本实施例说明本专利技术提供的一种耐磨超疏水涂层的配方。第一步：超疏水二氧化硅：将正硅酸乙酯，乙醇，去离子水，十二烷基三甲氧基硅烷以13.4:73.2：9.9：6.5的质量比例混合在三口烧瓶内并于油浴锅内68℃下搅拌8h。第二步：丙烯酸酯共聚物的制备：将甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，偶氮二异丁腈，甲苯以10：11：40:0.35：40的质量比例，混合于四口烧瓶内并于油浴锅内64℃下搅拌12h。第三步：将第一步的超疏水二氧化硅与第二步的丙烯酸酯共聚物及乙醇以8:8:70的质量比混合均匀后喷涂至基材上，室温固化25h。实施例3本实施例说明本专利技术提供的一种耐磨超疏水涂层的配方。第一步：超疏水二氧化硅：将正硅酸乙酯，乙醇，去离子水，十六烷基三甲氧基硅烷以18.4:63.2：14.9：3.5的质量比例混合在三口烧瓶内搅拌8h。第二步：丙烯酸酯共聚物的制备：将丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，偶氮二异丁腈，四氢呋喃以8：10：42:0.4：60的比例混合在四口烧瓶内搅拌7h。第三步：将第一步的超疏水二氧化硅与第二步的丙烯酸酯共聚物及乙醇以6:9:90混合均匀后喷涂至基材上，室温固化30min。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下三步骤：/n步骤1：超疏水二氧化硅的制备/n按质量百分比计，控制硅酸酯8.4%～23.2％，长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％，去离子水3.1%～9.4％，醇类溶剂59.7%～75.6％，碱性催化剂0.15%～0.22％；/n按照上述原料比例，将硅酸酯、长链硅氧烷偶联剂加入醇类溶剂和去离子水的混合溶剂中，其后再加入碱性催化剂，60～70℃搅拌混合6～16h，得到长链硅氧烷偶联剂改性的超疏水二氧化硅；其中，硅酸酯和长链硅氧烷偶联剂在混合溶剂中的浓度不超过0.45 mol/L；/n步骤2：丙烯酸酯共聚物的制备：/n按质量百分比计，控制丙烯酸酯A组分4.5%～11.2%，丙烯酸酯B组分3.9%～25.4％，其他组分15.4%～42.2%，热引发剂1.4%～6.3%，溶剂45%～70%；/n将上述物料在65～70℃，搅拌混合7～14h，得到丙烯酸酯共聚物；/n步骤3：涂层的制备/n按质量百分比计，控制超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂的比例为1～5∶8∶70，混合均匀后喷涂至基材上，喷枪与基材的基板距离30cm，喷枪口径1.0 mm，控制喷涂压力0.8 Mpa，时间2s喷涂一层涂层；喷涂完后，厚度为200～300μm的涂层于室温下固化5～60min成膜，得到耐磨超疏水涂层。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下三步骤：
步骤1：超疏水二氧化硅的制备
按质量百分比计，控制硅酸酯8.4%～23.2％，长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％，去离子水3.1%～9.4％，醇类溶剂59.7%～75.6％，碱性催化剂0.15%～0.22％；
按照上述原料比例，将硅酸酯、长链硅氧烷偶联剂加入醇类溶剂和去离子水的混合溶剂中，其后再加入碱性催化剂，60～70℃搅拌混合6～16h，得到长链硅氧烷偶联剂改性的超疏水二氧化硅；其中，硅酸酯和长链硅氧烷偶联剂在混合溶剂中的浓度不超过0.45mol/L；
步骤2：丙烯酸酯共聚物的制备：
按质量百分比计，控制丙烯酸酯A组分4.5%～11.2%，丙烯酸酯B组分3.9%～25.4％，其他组分15.4%～42.2%，热引发剂1.4%～6.3%，溶剂45%～70%；
将上述物料在65～70℃，搅拌混合7～14h，得到丙烯酸酯共聚物；
步骤3：涂层的制备
按质量百分比计，控制超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂的比例为1～5∶8∶70，混合均匀后喷涂至基材上，喷枪与基材的基板距离30cm，喷枪口径1.0mm，控制喷涂压力0.8Mpa，时间2s喷涂一层涂层；喷涂完后，厚度为200～300μm的涂层于室温下固化5～60min成膜，得到耐磨超疏水涂层。


2.如权利要求1所述的一种耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海涛，徐永敏，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36