一种超疏水涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及超疏水涂料技术领域，具体涉及一种超疏水涂料及其制备方法与应用。所述超疏水涂料的原料组成包括如下组分：含有碳酸钙的组分0.5

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水涂料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及超疏水涂料
，具体涉及一种超疏水涂料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]超疏水材料是一种表面与水的接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
的材料，具有优异的防水、自清洁、防腐蚀性能，在医学、国防、日常生活以及其他工业领域具有广阔的应用前景。
[0004]目前来说，对超疏水材料的研究已经取得了很大的进展，但是仍存在着很大的不足。比如说制备超疏水表面所需的设备昂贵，步骤繁琐，反应条件复杂。化学刻蚀法是制备超疏水材料的一种相对简单高效的方法，其通过酸溶液或碱溶液对材料的表面进行腐蚀，从而构造出合适的粗糙度。
[0005]但是，目前化学刻蚀法多用于金属材料，有一定的局限性。金属材料材质较硬，没有弹性，构造出的微纳粗糙度容易在外力磨损下丧失。而且金属材料本身表面能较高，构造出表面粗糙度以后还需要进行低表面能处理才能获得超疏水表面。

技术实现思路

[0006]针对上述的不足，本专利技术提供一种超疏水涂料及其制备方法与应用，本专利技术不仅能够制备出粗糙度优异的超疏水表面，而且超疏水表面具有耐磨性强、稳定性好的优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下所示：
[0007]在本专利技术的第一方面，提供一种超疏水涂料，其原料组成包括如下组分：含有碳酸钙的组分、有机高分子弹性体、固化剂、纳米碳酸钙(二氧化硅全部换成纳米碳酸钙)，还包括酸溶液。
[0008]进一步地，以重量份计，所述含有碳酸钙的组分为0.5-4份、有机高分子弹性体为10-20份、固化剂为0.13-2份、纳米碳酸钙为0.1-0.5份。
[0009]进一步地，所述含有碳酸钙的组分包括石灰岩粉、石灰石粉(或碳酸钙粉)、贝壳粉、含纳米碳酸钙的锯泥等中的至少一种。优选地，所述含有碳酸钙的组分为含纳米碳酸钙的锯泥；优选地，所述含有碳酸钙的组分的粒径范围为0.1-100um，该范围有助于以制备出粗糙度优异的超疏水表面。
[0010]锯泥是一种石材加工过程中产生的石粉与水和少量切削液的混合物，由于石粉质地细腻，不仅干燥后容易起尘，造成空气污染，其堆放还占用了大量的土地资源，是一种难处理的固体废弃物，对生态环境影响较大。在本专利技术中，将锯泥掺加到有机高分子弹性体中，不仅提高了有机高分子弹性体的力学性能，降低了成本，而且便于利用酸性溶液对进行
刻蚀制备粗糙度优异的超疏水表面。
[0011]进一步地，所述有机高分子弹性体包括羟基封端、乙烯基封端或烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，氟硅树脂，氟碳树脂等中的至少一种。本专利技术以有机高分子弹性体为超疏水涂基体，具有耐酸碱性好，表面能低的特点。
[0012]进一步地，所述固化剂的种类视所述有机高分子弹性体的种类而定，例如，有机高分子弹性体为羟基封端的聚二甲基硅氧烷时以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为固化剂，有机高分子弹性体为氟硅树脂时，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。在本专利技术中，固化剂的主要作用是加快有机硅弹性体的固化速度。
[0013]进一步地，所述纳米碳酸钙粒径为10-100nm。在本专利技术中，区别于所述含有碳酸钙的组分，纳米碳酸钙的主要作用是在涂层表面构造纳米级别的粗糙度。
[0014]进一步地，所述酸溶液为能够溶解碳酸钙的物质，例如，盐酸、硫酸、醋酸等中的任意一种或几种，优选地，所述酸溶液的浓度为0.05-1mol/L。在本专利技术中，酸溶液的主要作用是溶解基体表面中的碳酸钙，使表面出现蚀坑，制备出粗糙度优异的超疏水表面，因此，酸溶液的添加量可根据需要使用，本专利技术不做具体限定。
[0015]在本专利技术的第二方面，提供所述超疏水涂料的制备方法，包括步骤：
[0016](1)将有机高分子弹性体、纳米碳酸钙和含有碳酸钙的组分混合均匀，然后加入固化剂，待反应完成后得到前驱体涂料，备用。
[0017](2)在所述前驱体涂料表面施加酸溶液，反应后将表面残留的酸性溶液和反应产物洗涤干净，得具有优异超疏水表面的涂层。
[0018]进一步地，在步骤(1)中，在1000-2000rpm转速下搅拌10-15min使有机高分子弹性体、纳米碳酸钙和含有碳酸钙的组分混合均匀，以便于将含有碳酸钙的组分均匀分布在后续反应后得到的涂料基体中。
[0019]进一步地，在步骤(1)中，所述反应时间为3-5min，通过反应使有机高分子弹性体反应形成涂料基体。同时，在本步骤不参与反应的含有碳酸钙的组分被均匀分布在基体中，而基体表面中的碳酸钙成为后续制备粗糙度优异的超疏水表面的基础。
[0020]进一步地，在步骤(2)中，采用喷雾瓶将酸溶液喷洒在前驱体涂料表面，优选为喷洒2-3遍，以便于充分去除前驱体涂料表面中的碳酸钙。
[0021]进一步地，在步骤(2)中，所述反应时间为30-45min，然后用水将表面残留的酸性溶液和反应产物洗涤干净，即得。
[0022]进一步地，在步骤(2)中，当含有碳酸钙的组分为锯泥时，先用水将锯泥洗涤，然后将锯泥烘干，最后粉磨，完成后与有机高分子弹性体混合进行后续工序。可选地，将锯泥水洗2-3遍后在100-130℃的烘箱内烘干12-24h，然后粉磨至过800目筛。锯泥的主要成分为碳酸钙，与盐酸、硫酸、醋酸等反应后生成CO2和水溶性钙盐，钙盐在用水洗涤后即可去除，使涂层表面呈现出优异的粗糙度，同时，也使锯泥组分更加纯净。
[0023]在本专利技术的第三方面，公开所述超疏水涂料、所述方法制备的超疏水涂料在建筑业、工农业生产、管道运输、国防军事等领域中的应用。例如，用于海洋工程中混凝土的外表面，减缓水进入混凝土的速率，提高混凝土的耐久性。
[0024]相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下有益效果：
[0025](1)本专利技术超疏水表面涂层的制备方法简单高效，其制备过程不需要特殊的设备、
反应条件及原料，有利于超疏水表面涂层的工业化、规模化制备。
[0026](2)本专利技术利用碳酸钙可以被容易刻蚀的特点，将碳酸钙掺入低表面能的有机高分子弹性体中，不仅提高了有机高分子弹性体的力学性能，降低了成本。又可通过酸性溶液将涂层表面的碳酸钙刻蚀掉，赋予表面足够的微纳粗糙度，制备超疏水表面。
[0027](3)本专利技术使用的基材为有机高分子弹性体，其表面能低，弹性好，卸去外力后仍能恢复成原来的状态，耐磨性强，稳定性好；因为有机高分子弹性体在遭受外力磨损过程中，撤去外力仍可恢复到原来的状态，表面的微纳结构不会像金属材料表面一样很容易就遭到破坏，保证了超疏水表面的稳定性。
[0028](4)锯泥的主要成分为碳酸钙，将其作为一种无机填料掺加到有机高分子弹性体中，不仅提高了有机高分子弹性体的力学性能，降低了成本。又可使用酸性溶液将表面的锯泥刻蚀掉，赋予表面足够的微纳粗糙度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水涂料，其特征在于，其原料组成包括如下组分：含有碳酸钙的组分、有机高分子弹性体、固化剂和纳米碳酸钙，还包括酸溶液。2.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，其特征在于，以重量份计，所述含有碳酸钙的组分为0.5-4份、有机高分子弹性体为10-20份、固化剂0.13-2份、纳米碳酸钙0.1-0.5份。3.根据权利要求1或2所述的超疏水涂料，其特征在于，所述含有碳酸钙的组分包括石灰岩粉、石灰石粉、贝壳粉、含纳米碳酸钙的锯泥中的至少一种；优选地，所述含有碳酸钙的组分为含纳米碳酸钙的锯泥；优选地，所述含有碳酸钙的组分的粒径范围为0.1-100um。4.根据权利要求1或2所述的超疏水涂料，其特征在于，所述有机高分子弹性体包括：羟基封端、乙烯基封端或烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、氟硅树脂、氟碳树脂中的至少一种；优选地，所述固化剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。5.根据权利要求1或2所述的超疏水涂料，其特征在于，所述酸溶液为能够溶解碳酸钙的物质，优选为盐酸、硫酸、醋酸中的至少一种；或者，所述酸溶液的浓度为0.05-1mol/L。6.一种超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照权利要求1-5任一项所述的超疏水涂料的原料及其比例，将所述有机高分子弹性体和含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丕琪，刘裕，刘乐乐，朱小龙，梁辰，李权威，刘明乐，芦令超，
申请(专利权)人：深圳港创建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：