一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于超疏水涂层技术领域，涉及一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料及其制备方法，通过一步法，借助硫醇类化合物在溶剂中改性纳米氧化锌，快速获得超疏水纳米颗粒，使用时，可以直接涂覆或喷涂在基体表面，操作简单，效果可靠，可以使基体表面具有优异的超疏水性；由于极低的硫醇用量，改性后的纳米颗粒还继承了纳米氧化锌原有的优良特性：抑菌和防紫外，当应用于柔性基体表面时，既可以实现超高的超疏水机械耐久性，也可以在需要的时候用清洁剂轻易的清洗掉，还能够重复使用；纳米颗粒超疏水材料安全可靠，成本低廉，使用操作简单便捷，不仅可用于日化领域，而且可广泛用于生物、医药医护、建筑材料、工业和海工装备等领域。领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料及其制备方法

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[0001]本专利技术属于超疏水涂层
，具体涉及一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料及其制备方法，在职业运动、医药医护领域、建筑材料、海洋装备和工程中都具有广泛的应用前景。

技术介绍
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[0002]制备超疏水涂层是保护基体免受外部侵蚀的一种强有力的手段，通过不同的配方组合或策略可以有效控制涂层的性能。超疏水化是赋予易润湿表面高防水特性的有效途径，可用于防腐、防污、抗菌、防结冰、自清洁等众多领域。低表面能和具有表面微纳米结构是超疏水表面的基本特征，然而，微纳米结构往往比较脆弱，易遭到破坏，导致超疏水化的表面机械稳定性差，容易失效，使用寿命较短，使得超疏水涂层很难实际应用于工业领域或日常生活中。所以说耐久性是超疏水涂层在实际应用过程中需要解决的关键问题，也是该
的难点。
[0003]有研究者提出了通过精密加工倒金字塔状的微米结构或者用高粘度的粘合剂来保护或者束缚超疏水材料的方案，以提高超疏水涂层的机械稳定性；中国专利202110551782.8公开的一种耐磨自修复超疏水涂层，由氨基改性微米二氧化硅/环氧改性乙烯
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辛烯共聚物复合物、氟改性纳米二氧化硅/环氧改性乙烯
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辛烯共聚物复合物组成，氨基改性微米二氧化硅/环氧改性乙烯
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辛烯共聚物复合物中的氨基改性微米二氧化硅与环氧改性乙烯
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辛烯共聚物的质量比为1:1
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1:20，氨基改性微米二氧化硅的粒径为0.5<br/>‑
50μm；中国专利202110553658.5公开的一种耐磨高附着力超疏水涂层，由环氧改性聚丙烯酸酯、氨基改性微米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合物、氟改性纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合物组成，环氧改性聚丙烯酸酯的玻璃化转变温度为
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50～0℃；中国专利202110354412.5公开的一种具有机械稳定性的多功能超疏水涂层的制备方法的步骤如下：一、将硝酸锌与氢氧化钾按照1：12
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14的摩尔比分别称取适量，然后分别溶于50
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80mL去离子水中，在剧烈的磁力搅拌下将硝酸锌溶液缓慢滴加到氢氧化钾溶液中，并继续在磁力搅拌器下继续搅拌半个小时；随后将获得溶液转移到衬有特氟龙的高压釜中，在较为温和的条件下(80
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100℃)反应5个小时；然后将所得的白色固体氧化锌经过两次去离子水与两次无水乙醇的离心，最终得到的氧化锌在60
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80℃的烘箱中干燥过夜；二、对氧化锌粒子进行改性，使其成为疏水性的氧化锌粒子，方法如下：称取2
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5g通过上述水热法所制备的氧化锌放入烧杯中，并在烧杯中加入50
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100mL无水乙醇，然后加入0.5
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1mL的十三氟辛基三乙氧基硅烷；将装有混合溶液的烧杯在磁力搅拌器上搅拌4
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6个小时，然后将经过十三氟辛基三乙氧基硅烷改性的氧化锌置于60
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100℃烘箱中干燥过夜，即可得到具有较好疏水性能的改性ZnO粒子；三、将氧化锌与PDMS按照的质量比1：1
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3首先称取PDMS在磁力搅拌下溶解在50
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80mL正己烷中，然后再加入等质量通过上述方法改性的疏水性氧化锌粒子，并继续搅拌1
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2个小时形成均匀的混合悬浊液；利用喷枪将制备的混合悬浊液均匀的喷涂在需要制造超疏水表面的基材上，最后再将喷涂好的基材置于烘箱中100
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120℃固化1
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3个小时，或者在室温条件下固化12个小
时，即可形成具有机械稳定性的多功能超疏水涂层。但是，上述技术方案要么非常复杂，要么机械稳定性和耐久性仍显不足，要么涂层耐变形能力差，只能用于刚性基体，且在需要清除时很难去除，采用机械去除时易导致基体表面损伤，不适用于特殊的表面或应用场合，例如，皮肤表面使用的超疏水防护涂层可以保护皮肤不受到水溶液和细菌的侵害，但又需要轻易地清理去除。但是，使超疏水涂层在具有高机械耐久性的同时满足易清理的矛盾要求，几乎是不可能的。普通的超疏水涂层无法实现，而且，传统的超疏水化方案往往需要用到大量的低表面能材料、重金属或其化合物，这对生物乃至环境具有很大的不利影响。因此，迫切需要研发一种安全无污染的机械稳定性强且易于去除的超疏水涂层材料，以满足实际的需要，具有非常重要的意义和广阔的应用前景。
[0004]纳米氧化锌是一种具有优异的生物相容性和环境友好性的多功能性的新型无机材料，在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，在纺织、涂料等领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。基于此，使用纳米氧化锌对各种表面进行超疏水化，可以预见具有价格低廉和无污染的优势。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种能够可方便清除的具有高疏水稳定性和机械耐久性的超疏水涂层材料及其制备方法。
[0006]本专利技术涉及的一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料为硫醇类化合物改性处理的氧化锌纳米颗粒，能够在受到刮擦和冲击的机械作用后仍然具有持久的超疏水特性；需要清除时，采用包括含有表面活性剂的洗洁精和洗手液的常规清洁剂即可。
[0007]本专利技术涉及的一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料使用时，不需要粘结剂或成膜物质，当基体为柔性材料时，在其常态下或弹性变形状态下直接涂覆超疏水涂层材料，在柔性基体拉伸变形的情况下涂覆形成的超疏水涂层的耐久性更优异，柔性基体的变形程度取决于包括弹性模量的材料特性，变形范围为柔性基体的弹性变形区间，其中，乳胶类基体的变形范围为0
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500％；当基体为刚性材料时，在其上增设柔性中间层后涂覆超疏水涂层材料；涂覆手段包括常规涂抹、喷涂、刷涂和旋涂；柔性基体和柔性中间层为具有弹性形变能力的有机化合物或皮肤，清除时，不会对柔性基体产生损伤，在清除后的柔性基体和柔性中间层能够再次重复涂覆超疏水涂层材料。
[0008]本专利技术涉及的一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料制备方法的工艺步骤如下：
[0009](1)将硫醇类化合物溶解于溶剂中，搅拌均匀，得到硫醇类化合物溶液；
[0010]硫醇类化合物为包含巯基官能团(
‑
SH)的脂肪烃化合物，其中，化合物分子中碳原子的数量大于等于8；溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、石油醚和正己烷中的一种或几种；
[0011](2)将氧化锌纳米颗粒添加到硫醇类化合物溶液中，搅拌均匀，得到硫醇类化合物改性的氧化锌纳米颗粒溶液，其中，硫醇类化合物与氧化锌纳米颗粒的摩尔比为1：50～2000；
[0012]氧化锌纳米颗粒的形状包括粒状、球状、针状、棒状、带状、花状以及其他形状，粒径为1～1000nm，不同尺寸、形状的氧化锌纳米颗粒能够混合；
[0013](3)将硫醇类化合物改性的氧化锌纳米颗粒溶液置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料，其特征在于，为硫醇类化合物改性处理的氧化锌纳米颗粒；能够使用清洁剂清除。2.根据权利要求1所述的一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料，其特征在于，使用时，当基体为柔性材料时，在其常态下或弹性变形状态下直接涂覆超疏水涂层材料；当基体为刚性材料时，在其上增设柔性中间层后涂覆超疏水涂层材料。3.根据权利要求2所述的一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料，其特征在于，涂覆手段包括常规涂抹、喷涂、刷涂和旋涂；柔性基体和柔性中间层为具有弹性形变能力的有机化合物或皮肤，在清除后的柔性基体和柔性中间层能够再次重复涂覆超疏水涂层材料。4.一种可按需去除的高耐久性超疏水涂层材料制备方法，其特征在于，工艺步骤如下：(1)将硫醇类化合物溶解于溶剂中，搅拌均匀，得到硫醇类化合物溶液；(2)将氧化锌纳米颗粒添加到硫醇类化合物溶液中，搅拌均匀，得到硫醇类化合物改性的氧化锌纳米颗粒溶液(3)将硫醇类化合物改性的氧化锌纳米颗粒溶液置于烘箱中干燥，得到硫醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：玄俊极，许立坤，张召琦，李炳志，白双锋，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：