一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料及其制备和应用，所述涂料的制备方法为：先将15～25份的羟基丙烯酸树脂和2～3份氟碳树脂分散于20～30份溶剂A中，再加入6～15份填料、0.5～1份扩链剂搅拌反应0.5～2h后陈化12～24h，得到改性树脂分散液；将3～8份超疏水纳米颗粒加入到40～50份溶剂B中，并加入1～4份硅烷偶联剂，混匀后得到超疏水分散液；将所述改性树脂分散液与所述超疏水分散液混合，再加入1～3份感温变色粉混合均匀后即得。向所述涂料中加入固化剂后，涂敷于基材表面得到的涂层不仅能实现感温可逆和不可逆变色，而且具有优异的超疏水自清洁性能，接触角在150

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于功能涂料
，具体涉及一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料及其制备和应用。

技术介绍

[0002]一般来说，超疏水材料表面与水的静态接触角大于150
°
且滚动角小于10
°
时被定义为超疏水表面，自然界中荷叶是最早被人类发现的超疏水材料，所以超疏水效应又被称为“荷叶效应”。表面浸润性是影响物体表面超疏水性能的重要因素。根据浸润性理论，制备超疏水涂层的两个关键要去是材料表面具有微/纳米结构的粗糙度和低表面能。目前超疏水涂层的制备方法大体上可分为两种：(1)在基体材料表面构筑微/纳米结构的粗糙表面，然后采用低表面能物质进行修饰得到超疏水涂层，(2)在基材表面修饰低表面能材料，然后低表面能的材料上构筑微纳米结构的粗糙表面得到超疏水涂层。目前，超疏水性得到了广泛的关注，由于超疏水材料具有优异的防污、防腐、防附着以及自清洁和减少阻力等特性，在化工、食品、医疗、船舶等方面有着广泛的应用。
[0003]电气设备长期运行过程中往往伴随着热量的产生。当热量聚集到一定程度时易引发安全事故，故温度检测是设备巡检的重要部分。相对于传统的红外、热电偶、光纤等测温方式，热致变色材料能够通过颜色的变化直接显示出物体表面温度变化，具有变色快，成本较低，直观快速的优点。因此，国内外关于热致变色材料在电力系统中的营养逐渐得到重视。
[0004]热致变色材料能够实时反映出设备温度的变化，超疏水材料则可提升设备表面自清洁效应并防止表面因长期潮湿而腐蚀，故将超疏水和热致变色相结合有望实现电力设备的过热检测与绝缘防护的兼顾，对电力设备运行安全管理具有重要的价值和意义。

技术实现思路

[0005]超疏水材料能够表现出超强的疏水性能，一方面是由于材料中存在低表面自由能的物质,使得水滴在材料表面能轻易滚落；另一方面是由于构建了乳突状的微
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纳粗糙结构，使得水滴与固体表面之间存在滞留的空气，从而减小了固液接触面。以上两点共同作用，即可赋予超疏水材料表面防污、自清洁、防覆冰、防腐蚀等功能。
[0006]感温变色材料可以在环境温度改变时反复改变颜色，具有环境响应性。感温变色颜料是由电子转移型有机化合物体系制备的。电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系。其原理是达到特定温度时，因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变。温变颜料变色时，能在短时间内快速、灵敏地显示出鲜明的颜色变化。变色前后颜色对比鲜明，易于识别。由于其具有可自由变色、变色可逆性、变色灵敏等优点，感温变色材料已广泛应用于示温材料、防伪标记、机械设备等许多领域。温变材料虽然应用广泛，但毕竟只能实现感温变色这一单一功能，若能将超疏水功能赋予温变材料，制备一种感温变色超疏水复合功能材料，则可实现即具有自清洁功能又具有感温变色功能的
多功能复合涂层。
[0007]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料，该涂料由溶剂、树脂、超疏水纳米颗粒、填料、扩链剂、固化剂、硅烷偶联剂和感温变色粉混合配制而成。其具有快速可逆热致变色响应、良好的自清洁效果、良好的机械强度、耐摩擦和抗酸碱腐蚀的性能，可应用于电气和机械设备表面以及墙体防水和室内温度表征等各方面。且涉及的制备方法简单、易于操作、成本低、可实现宏量制备，适合推广应用。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供了一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料，每100份涂料中包括15～25份的羟基丙烯酸树脂、2～3份氟碳树脂、20～30份溶剂A、6～15份填料、0.5～1份扩链剂、3～8份超疏水纳米颗粒、40～50份溶剂B、1～4份硅烷偶联剂和1～3份感温变色粉，按重量份数计；且其制备过程包括以下步骤：
[0010]先将15～25份的羟基丙烯酸树脂和2～3份氟碳树脂分散于20～30份溶剂A中，再加入6～15份填料、0.5～1份扩链剂搅拌反应0.5～2h后陈化12～24h，得到改性树脂分散液；
[0011]将3～8份超疏水纳米颗粒加入到45～50份溶剂B中，并加入1～4份硅烷偶联剂，混匀后得到超疏水分散液；
[0012]将所述改性树脂分散液与所述超疏水分散液混合，再加入1～3份感温变色粉混合均匀后即得。
[0013]在上述涂料中，溶剂A为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种。
[0014]在上述涂料中，填料包括气相二氧化硅，以及玻璃粉、云母粉、尼龙粉、石英粉中的一种或多种，且二者质量比为(1～2)∶1；其中玻璃粉、云母粉、尼龙粉、石英粉的粒径为25～30微米。
[0015]在上述涂料中，扩链剂为三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、甘油中的一种或多种。
[0016]在上述涂料中，超疏水纳米颗粒为超疏水纳米二氧化硅，溶剂B为甲醇或乙醇；所述超疏水纳米二氧化硅的制备方法为：向溶剂B中加入催化剂和TEOS进行反应，陈化，得到SiO2纳米分散体，蒸干溶剂即得；其中溶剂B与正硅酸乙酯(TEOS)的体积比为100∶(15～25)，催化剂为氢氧化钠水溶液或氨水，当氨水的质量浓度为25～29％，或氢氧化钠水溶液的浓度为1～2mol/L时，TEOS与催化剂的体积比为20∶(3～5)；TEOS在醇类溶剂和催化剂中于常温下的反应时间为10～12h，陈化时间为100～120h。
[0017]在上述涂料中，硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792中的一种或多种。
[0018]在上述涂料中，所述感温变色粉包括31～80℃可逆感温变色粉和/或80℃以上不可逆感温变色粉。
[0019]本专利技术还提供了上述超疏水自清洁感温变色多功能涂料在制备具有温度响应的指示性和自清洁性复合功能涂层中的应用，具体为：在所述涂料中加入固化剂，搅拌均匀后再涂布于基材上，干燥即得。可以理解的是，涂布的方式可以为喷涂、浸涂、刷涂等。
[0020]在上述应用中，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯或脂肪族异氰酸酯，且固化剂与所述涂料中的羟基丙烯酸树脂的羟基的摩尔比为1：(0.9～1)。根据固化剂用量的不同，加入固化剂后可施工时间应大于30min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022](1)本专利技术提供了一种超疏水自清洁感温变色多功能涂层材料，不仅能够提高感温变色涂料的力学等物理性能，同时赋予其超疏水性能，使得涂层具有自洁防污功能，极大扩展了感温变色材料的使用领域和范围；
[0023](2)本专利技术采用一锅法制备所述超疏水感温变色涂料，且单层涂布，涉及的制备工艺简单、反应温和、操作方便、可宏量制备；
[0024](3)本专利技术制备的超疏水感温变色涂层可应用到电气和机械等设备表面，不仅可对设备运行中的关键部分进行温度示警而且赋予设备表面自洁防污功能，减少意外事故发生的同时提高设备使用寿命。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制备的涂覆于玻璃表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水自清洁感温变色多功能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将15～25份的羟基丙烯酸树脂和2～3份氟碳树脂分散于20～30份溶剂A中，再加入6～15份填料、0.5～1份扩链剂搅拌反应0.5～2h后陈化12～24h，得到改性树脂分散液；将3～8份超疏水纳米颗粒加入到40～50份溶剂B中，并加入1～4份硅烷偶联剂，混匀后得到超疏水分散液；将所述改性树脂分散液与所述超疏水分散液混合，再加入1～3份感温变色粉混合均匀后即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述填料包括气相二氧化硅，以及玻璃粉、云母粉、尼龙粉、石英粉中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、甘油中...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毅，张蓉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：