耐用超疏水涂层制造技术

公开了一种包含NP组分和自由基引发剂(RI)的超疏水涂料组合物，其中NP组分包括具有结合到NP颗粒表面上的有机部分的NP颗粒。还公开了还包含流体的超疏水涂层组合物。还公开了一种制备超疏水(SH)表面的方法，其中，该方法包括：将NP成分与至少一个RI以及可能与流体混合，从而提供涂层组合物；将涂层组合物施涂到基材上(预涂或含氧化物)从而提供涂覆的基材；并向涂覆的基材施加辐射，从而提供SH表面，其上至少部分NP组分直接或间接地共价结合到基底上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐用超疏水涂层
本专利技术涉及一种耐用的透明非透明涂层。特别地，本专利技术涉及基于表面处理的纳米粒子的自由基化学的耐用超疏水涂层，其中纳米粒子通过自由基诱导的共价键共价结合至任何类型的表面。
技术介绍
超疏水(SH)表面可通过调整化学和形貌，仿生，例如模仿荷叶，来获得。SH表面涂层具有独特的功能，包括自清洁效果，防腐，减少冰附着，防冰性和低流体动力摩擦，因而在商业和工业中得到了广泛应用。SH表面也可以用作模板用于纳米材料以及微机电系统的定向自组装。这种表面的应用涉及汽车，建筑，农业，光学，军事和航空航天系统。SH涂料的耐用性是商业应用的重要问题。然而，如今天所知，大多数SH涂层具有有限的耐磨性。耐磨性是通过评估表面静态接触角(CA)和滑动角(SA)的变化来确定的，它是涂料中极为重要的影响因素，因为当其较低时，涂层往往会从所涂覆的物品上剥离。在过去的十年中，已经使用了各种方法来生产SH表面。一种方法是自下而上的添加法，包括分子自组装，气相沉积，溶胶-凝胶纳米加工，热塑性塑料中的碳纳米管，热固性基质中的二氧化硅嵌入纳米颗粒(NPs)和铸造二氧化硅/氟代烷基硅烷中的POSS。其他已知方法使用自上而下的减法，包括基于等离子蚀刻，软光刻，纳米压印光刻，光学光刻，电子束光刻，嵌段共聚物光刻，扫描探针光刻和湿滑液体注入的多孔表面的方法(SLIPS)。上述所有方法均基于纳米/微米特征以产生粗糙度和低表面化学能；然而，它们导致涂层的机械耐久性和稳定性差，特别是在恶劣的环境条件下。通常，被涂覆的基材和涂层的纳米结构之间的相互作用影响被涂覆的结构的稳定性。如果相互作用弱，则可在磨损下除去纳米结构涂层，从而降低超疏水性并导致涂层的机械性能差。因此，非常需要提供一种粗糙的SH涂层，其中涂层的基材与涂层的纳米结构之间的界面相互作用强，从而提供耐用的SH涂层。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及包含纳米颗粒(NP)组分的涂层组合物，至少一种自由基引发剂(RI)，其中所述NP组分包含所述NP颗粒，其表面结合有有机部分的NP颗粒。根据一些实施方式，所述组合物还包含流体。根据一些实施方案，纳米颗粒组分包括二氧化硅(SiO2)NPs，玻璃NPs，二氧化钛NPs，硅酸盐NPs，氮化物NPs，碳化物NP或它们的任何组合。根据一些实施方式，RI是自由基光引发剂(RPI)，自由基热引发剂(RHI)或其任意组合。本专利技术的一些实施方式涉及包含第一层和第二层的双层涂层组合物，其中第一层包含底漆，并且其中第二层包含纳米粒子(NP)组分和至少一个(RI)，其中NP组分包括NP颗粒，其具有结合到表面的有机部分。根据一些实施方式，RHI是过氧化物。根据一些实施方案，底漆是有机底漆。根据一些实施方式，流体是醇，有机溶剂，水或其任何组合。本专利技术的实施方式涉及制备超疏水(SH)表面的方法，其中该方法包括：将NP组分与至少一种RI混合，从而提供涂层组合物；将涂层组合物施涂到基材上，从而提供被涂覆的基材；和将辐射施加到被涂覆的基材上，从而提供SH表面，其上至少部分NP组分直接或间接地共价结合到基材上。根据一些实施方式，在将涂层组合物施涂到基材上之前，将底漆预涂在基材上并在其上固化得到预涂覆的基材，从而将涂层组合物施涂到预涂覆的基材上，然后与底漆共价结合，从而间接结合到基材上。根据一些实施方式，将NP组分和RI进一步与流体混合，从而提供包含NP组分，至少一种RI和流体的涂层组合物。本专利技术的实施方式针对一种SH表面，该SH表面包含直接或间接共价结合至基底的NP组分。根据一些实施方式，NP组分共价结合至粘附至基材的底漆，从而提供SH表面，其中NP组分间接粘附至基材。根据一些实施方式，所述底物包含氧化物部分，并且其中在自由基化学之后，NP组分直接共价结合到所述底物上的氧化物部分。本专利技术的实施方式涉及包含SH表面的防冰和/或拒水制品，其中所述SH表面包含直接或间接共价结合至基底的NP组分。本专利技术的实施方式涉及包含SH表面的自清洁制品，其中所述SH表面包含直接或间接共价结合至基材的NP组分。本专利技术的实施方式涉及包含SH表面的减少的空气和水摩擦制品，其中所述SH表面包含直接或间接共价结合至基底的NP组分。本专利技术的其他实施方式涉及一种试剂盒，其包括：NP成分；至少一个RI；和说明手册，其中包含用于制备SH表面的说明。根据一些实施方式，试剂盒还包含底漆。根据一些实施方式，试剂盒还包含基底。根据一些实施方案，RI是RPI，RHI或其任何组合。根据一些实施方式，RHI是过氧化物。根据一些实施方案，试剂盒还包含流体。附图说明在说明书的结论部分中特别指出并明确要求保护被视为本专利技术的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细说明，可以最好地理解本专利技术的组织和操作方法以及其目的，特征和优点。在附图的各图中，以示例而非限制的方式示出了本专利技术的实施例，其中，相同的附图标记表示对应的，类似的或相似的元件，并且：图1显示了本专利技术的一个实施方式的方案，其中涂层包含处理过的SiO2，BPO和DMPF；图2A，2B和2C说明了用CA和SA表示的玻璃基材上的超疏水涂层的润湿性：图2A)5pL水滴从SH表面滚落，图2B)测量157°的CA，图2C)测量30pL水滴SA(<10°)；图3A，3B和3C给出了PeelASTMD-3002/3359测试的耐久性结果：图3A)基材对SH耐久性的影响，图3B)引发剂类型和浓度对SH涂层耐久性的影响(相对于SiO2重量％的涂层)，图3C)基于五个不同热固性的SH涂层的耐久性，作为第一层预涂在基材上的涂层；图4给出了SH涂层和组分的DMR-IR光谱：与最终涂覆的SH涂层相比的DMPA光引发剂，SiO2，NPs和环氧树脂；图5A和5B给出了两个耐久性测试的结果：图5A)经过Taber磨耗ASTMD-1044测试的经耐用SH处理的PC；图5B)通过浸涂与喷涂相比，经SH处理的PC样品的室外耐久性(暴露于QUV的小时数)；和图6呈现了可视和透射率结果：右侧面板显示了光透射率结果；和左侧面板)说明了两个样本之间的可视比较。应当理解，为了图示的简单和清楚起见，图中所示的元件未必精确地或按比例绘制。例如，为了清楚起见，某些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，或者一个功能块或元件中可以包括几个物理组件。此外，在认为适当的情况下，可以在附图之间重复附图标记以指示对应或相似的元件。具体实施方式本文将术语“约”定义为包括所公开值的±10％。应当指出，除非另有特别说明，或者除非本领域技术人员会另外理解，否则根据本专利技术使用的至少一部分纳米颗粒(NPs)是经表面处理的纳米颗粒。本专利技术的实施方案涉及包含纳米粒子(NP)组分和自由基引发剂的涂层组合物，其中自由基引发剂(RI)可被任何辐射源活化，其可产生自由基以在NPs与涂覆有涂层组合物的基材之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层组合物，其特征在于，其包含纳米颗粒(NP)组分和至少一种自由基引发剂(RI)，其中所述NP组分包含NP颗粒，所述NP颗粒具有结合至表面的有机部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涂层组合物，其特征在于，其包含纳米颗粒(NP)组分和至少一种自由基引发剂(RI)，其中所述NP组分包含NP颗粒，所述NP颗粒具有结合至表面的有机部分。


2.根据权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，其中所述组合物还包含流体。


3.根据权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，其中所述纳米颗粒组分包括二氧化硅(SiO2)NPs，玻璃NPs，二氧化钛NPs，硅酸盐NPs，氮化物NPs，碳化物NPs或它们的任何组合。


4.根据权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，其中所述RI是自由基光引发剂(RPI)，自由基热引发剂(RHI)或其任意组合。


5.一种包含第一层和第二层的双层涂层组合物，其特征在于，其中所述第一层包含底漆，并且其中所述第二层包含纳米颗粒(NP)组分和至少一个(RI)，其中所述NP组分包含NP颗粒，所述NP颗粒具有结合至表面的有机部分。


6.根据权利要求4的涂层组合物，其特征在于，其中RHI是过氧化物。


7.根据权利要求5的涂层组合物，其特征在于，其中底漆是有机底漆。


8.根据权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，其中所述流体是醇，有机溶剂，水或其任意组合。


9.一种制备超疏水(SH)表面的方法，其特征在于，所述方法包括：
将NP组分与至少一种RI混合，从而提供涂层组合物；
将所述涂层组合物施涂到基材上，从而提供涂覆的基材；和
将辐射施加到所述涂覆的基材上，从而提供SH表面，所述SH表面上至少部分所述NP组分直接或间接地共价结合到所述基材上。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中在将所述涂层组合物施涂到所述基材上之前，将底漆预涂在基材上并固化，从而提供预涂的基材，将涂层组合物施涂到所述预涂的基材上，然后与所述底漆共价结合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉娜·多迪克肯尼，安娜·多塔，尼福·科恩，史密尔·肯尼，
申请(专利权)人：阿兹拉SHS股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US