一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层及其制备方法，将微纳米结构填料、脂肪酸以一定比例加入氟碳树脂中混合均匀，然后喷涂或刷涂到基材表面常温固化即得到超疏水涂层，该超疏水涂层可应用于金属、合金、陶瓷、木材、布料等材料表面，具有防水、自清洁、化学稳定性、特殊的水下光学性、防腐蚀、耐磨损、易修复等多功能特性。本发明专利技术制备方法过程简单，效率高，成本低，可大面积制备，克服了实验室工艺复杂及耐久性差的问题，在工业和日常生产中具有广泛的应用前景。广泛的应用前景。广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于超疏水涂料
，具体涉及一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]仿生超疏水材料表面接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
，这种特殊的浸润性具有重要的科研及应用价值，可用于表面防水防污染、金属及合金防腐蚀、流体运输减阻、输电网络防覆冰、含油废水油水分离，抗菌、抗生物粘附等领域。制备超疏水表面的方法有很多，目前广泛使用的刻蚀法、电/化学沉积法、水热法、阳极氧化法、模板法等方法制备大多过程繁琐，价格昂贵，不适合大规模制备、应用，而且制备的超疏水表面稳定性较差、不耐磨，功能单一，应用场景受限，使用寿命短。当前超疏水表面未得到广泛应用主要受两大瓶颈的限制，即通用的大规模制备方法和良好的机械耐久性及多功能性，因此急需研究开发通用的制备方法及机械耐磨性好的多功能超疏水材料。
[0003]Dangsheng Xiong课题组使用喷涂法将聚甲基丙烯酸甲酯与疏水性二氧化硅纳米粒子混合喷涂在钢表面，制备了超疏水涂层(Pan S, Wang N, Xiong D, et al. Applied Surface Science, 2016, 389: 547
‑
553)，该超疏水涂层具有较好的防冰性能和防腐蚀性能，但其机械耐久性及稳定性有待探究。申请号为202010055504.9的专利公开了一种基于微／纳米无机粒子协同增强氟碳树脂的超疏水涂料的制备方法，该方法需要先使用表面改性剂对纳米粒子进行改性，且使用表面改性剂烷基硅烷偶联剂或含氟烷基硅烷偶联剂价格昂贵。Qingquan Lei课题组喷涂氟硅树脂和改性纳米二氧化硅混合物制备了一种复合超疏水涂层(Wang X, Li X, Lei Q, et al. Royal Society open science, 2018, 5(7): 180598)，使用的1H，1H，2H，2H全氟辛基三乙氧基硅烷改性剂价格昂贵，且涂层的应用特性有待探究。

技术实现思路

[0004]针对目前超疏水表面制备技术中存在的工艺复杂、耗费时间、价格昂贵和应用上稳定性差、耐候性差、与基材结合力差、不耐刮擦等瓶颈问题，以及制备的超疏水涂层功能单一不能适应复杂的应用环境的问题，本专利技术结合喷涂方法和氟碳树脂的性能提出一种常温固化多功能超疏水氟碳树脂涂层及其制备方法。
[0005]一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层，所述涂层组分包括氟碳树脂、固化剂、微纳米结构填料、脂肪酸，所述涂层组分质量比如下：氟碳树脂：固化剂：微纳米结构填料：脂肪酸=20：4：0.5~1： 0.5~1。
[0006]优选的，所述微纳米结构填料为氧化锌、氧化硅或碳化硅其中一种或多种的混合。
[0007]优选的，所述微纳米结构填料为氧化锌和氧化硅，所述氧化锌和氧化硅的质量比为：氧化锌：氧化硅=1：1。
[0008]优选的，所述微纳米结构填料为氧化锌、氧化硅和碳化硅，所述氧化锌、氧化硅和
碳化硅的质量比为：氧化锌：氧化硅：碳化硅=1：1：1。
[0009]优选的，所述脂肪酸为棕榈酸或月桂酸。使用的脂肪酸为棕榈酸、月桂酸或长碳链物质的脂肪酸，以降低体系自由能。
[0010]优选的，所述固化剂为脂肪族异氰酸酯类固化剂、聚酰胺类固化剂或芳香族胺类固化剂。
[0011]一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层的制备方法，所述制备方法步骤如下：（1）试样预处理对试样进行表面预处理；（2）涂料的制备按质量比将氟碳树脂、固化剂、微纳米结构填料、脂肪酸混合，磁力搅拌30~60 min，即得到超疏水涂料；（3）超疏水涂层的制备将（2）中制备好的涂料中添加稀释剂以喷涂或刷涂的方式涂覆于（1）处理好的试样表面，常温固化30~60 min，即得到超疏水涂层。
[0012]优选的，所述稀释剂为松香水、香蕉水、二甲苯或由苯、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸丁酯组成的专用稀释剂。
[0013]优选的，所述稀释剂的添加量为氟碳树脂质量的5%~10%。
[0014]一种所述的制备方法在金属、合金、木材、陶瓷或布料上的应用。
[0015]本专利技术所述制备的涂料用于金属基材时金属可进行喷丸或喷砂或砂纸打磨处理以增强涂料与基材的结合力。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术制备工艺流程简单，无需复杂大型设备，可以通过喷涂或刷涂工艺大面积涂覆，节省时间、成本低廉，不受基材的限制，实现大规模的生产；制备超疏水涂层采用室温固化即可，不需要其他处理；克服了实验室工艺复杂及稳定性差的问题，在工业和日常生产中具有广泛的应用前景。
[0017]（2）本专利技术制备的涂料适用于金属、合金、木材、陶瓷、布料等各种不同基材制备超疏水表面，适用范围广泛。
[0018]（3）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有优异的自清洁的性能，对面粘附表面的磁性氧化铁粒子亦可以轻易清洗干净。
[0019]（4）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有优良的化学稳定性能，对于不同PH的酸碱液都显示出超疏水性，可应用于不同酸性和碱性环境。
[0020]（5）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有特殊的水下光学特性，不同的角度插入水下可表现出“银镜”效应和“黑洞”效应，这种特殊的光学特性有着特殊的应用，如可以应用于水下设备的隐形。
[0021]（6）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有很好的防腐蚀性能，对金属及合金能起到很好的防护作用。
[0022]（7）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有很好的耐磨性能，经砂纸打磨后仍具有超疏水性，且刮擦测试表明涂层与表面结合力较强。
[0023]（8）本专利技术所述制备的超疏水涂层具有易修复性能，表面经砂纸完全磨损后经过
简单的喷涂表面可重新获得超疏水性，可有效延长超疏水涂层的使用寿命。
附图说明
[0024]图1为不同基材上制备的超疏水涂层接触角图；图2为制备的超疏水涂层表面扫描电镜图；图3为制备的超疏水涂层自清洁效果图；图4为不同PH水滴在制备的超疏水涂层表面接触角及滚动角图；图5为制备的超疏水涂层水下光学特性图；图6为制备的超疏水涂层腐蚀特性曲线；图7为制备的超疏水涂层经不同磨损长度接触角及滚动角图；图8为制备的超疏水涂层刮擦实验图；图9为制备的超疏水涂层易修复过程图。
具体实施例
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰明了，现结合附图及具体实施例作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]实施例1：（1）试样预处理对2a12铝合金试样进行打磨、清洗、烘干等预处理；（2）涂料的制备将氟碳树脂、固化剂、氧化锌、氧化硅、棕榈酸以20：4：1：1：1比例混合，磁力搅拌30 min，即得到超疏水涂料；固化剂为脂肪族异氰酸酯类固化剂、聚酰胺类固化剂或芳香族胺类固化剂；（3）超疏水涂层的制备将步骤（2）中制备好的涂料中添加适量稀释剂以喷涂或刷涂的方式涂覆于步骤（1）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述涂层组分包括氟碳树脂、固化剂、微纳米结构填料、脂肪酸，所述涂层组分质量比如下：氟碳树脂：固化剂：微纳米结构填料：脂肪酸=20：4：0.5~1： 0.5~1。2.根据权利要求1所述的常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述微纳米结构填料为氧化锌、氧化硅或碳化硅其中一种或多种的混合。3.根据权利要求1所述的常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述微纳米结构填料为氧化锌和氧化硅，所述氧化锌和氧化硅的质量比为：氧化锌：氧化硅=1：1。4.根据权利要求1所述的常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述微纳米结构填料为氧化锌、氧化硅和碳化硅，所述氧化锌、氧化硅和碳化硅的质量比为：氧化锌：氧化硅：碳化硅=1：1：1。5.根据权利要求1所述的常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述脂肪酸为棕榈酸或月桂酸。6.根据权利要求1所述的常温固化超疏水氟碳树脂涂层，其特征在于，所述固化剂为脂肪族异氰酸酯类...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文，占彦龙，雷胜，欧军飞，阿里达，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：