【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂层材料领域，具体是一种超疏水涂层材料及其制备方法。
技术介绍
1、超疏水是一种特殊的润湿状态，指水滴在固体表面呈球状，接触角大于150度，滚动角小于10度。研究表明，超疏水性能一方面取决于材料的表面能，表面能越低，疏水性越好。另一方面取决于材料表面的粗糙度，当低表面能材料同时具有微观粗糙结构时，水滴与材料之间会形成一层空气膜，阻碍水对材料表面的润湿，从而形成超疏水状态。超疏水涂层材料的研究最初源于从自然界得到启发而展开的仿生学工作。科学家观察了大自然中各种美丽的花瓣、多彩的动物翅膀和拥有“水上漂”本领的各类水生动物，均发现类似的超疏水现象。以蝴蝶为例，它之所以能在雨中自由起舞而不怕被雨淋湿，得益于其超疏水特性的翅膀。研究者发现在蝴蝶翅膀的表面整齐排列着同方向的鳞片状微结构。这一特殊的纳米级别的微观结构导致蝴蝶翅膀对水滴具有发散性的排斥性质，即允许其上面的水滴从某一个方向滚走，而在其他方向上则难以滚动。
2、随着科技的发展，超疏水涂层技术已经得到了很好的应用和推广，目前已经成为了一种非常有前途的新型材料技术，市场前景非常广阔，这种涂层技术在防除冰，防污，防腐，防雾，自清洁以及减阻等方面具备极强的竞争力。未来随着各行业对产品质量要求的不断提高，超疏水涂层技术将会得到更加广泛的应用和推广。
3、现有的常见超疏水涂层材料主要有二氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳纳米管、水凝胶和膨润土等。这些材料均具有低表面张力、低润湿度、高极性和低能量的特征，能够抗干燥、不易容纳液体。其中，二氧化硅基的涂层是最为经济高效
4、同时，超疏水涂层在使用时，因光照或者环境温度变化影响，容易引起涂层受热不均，导致不同位置膨胀系数出现差异，这是导致涂层出现裂纹、剥落或变形等现象的主要原因之一，影响其结构和性能。因此，本方案提出了一种超疏水涂层材料及其制备方法，通过调节涂层的热膨胀系数，使其更加稳定，从而减少因温度变化引起的变形和开裂等问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种超疏水涂层材料及其制备方法，以便于调节涂层的热膨胀系数，使其更加稳定，从而减少因温度变化引起的变形和开裂等问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种超疏水涂层材料，包括弹性基材、环氧和杜仲胶混合物以及功能颜料，弹性基材为有机聚合物材料；环氧和杜仲胶混合物由以下重量份数组成：环氧树脂4-8份、正丁醇1-4份、二甲苯6-12份、聚酰胺4-8份、粗杜仲胶3-6份、石油醚100-150份、石墨烯4-8份和聚氨酯1-4份；功能颜料由以下重量份数组成：坡缕石粉10-30份、氧化铝5-20份、碳纳米管0.5-10份和氧化钛0.5-5份。
3、进一步，一种超疏水涂层材料制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一，弹性基材制备与喷涂：利用有机聚合物材料制备弹性基材，将弹性基材喷涂至目标物上；
5、步骤二，制备环氧和杜仲胶混合物，将一下重量份数的材料制成环氧和杜仲胶混合物：环氧树脂4-8份、正丁醇1-4份、二甲苯6-12份、聚酰胺4-8份、粗杜仲胶3-6份、石油醚100-150份、石墨烯4-8份和聚氨酯1-4份；其中，利用环氧树脂、正丁醇和二甲苯制备环氧树脂溶液；利用聚酰胺和二甲苯制备聚酰胺溶液；利用粗杜仲胶、石油醚和无水乙醇制备杜仲胶溶液，最后将环氧树脂溶液、聚酰胺溶液、杜仲胶溶液、石墨烯和聚氨酯进行混合形成环氧和杜仲胶混合物；
6、步骤三，喷涂环氧和杜仲胶混合物：采用空气喷涂法将环氧和杜仲胶混合物喷涂至弹性基材上，形成环氧和杜仲胶清漆；
7、步骤四，制备功能颜料，将环氧树脂溶液、杜仲胶溶液、坡缕石粉、正丁醇、二甲苯、氧化铝、碳纳米管和氧化钛进行混合和负压分散，形成功能颜料；
8、步骤五，喷涂功能颜料，将功能颜料采用空气喷涂法喷涂至环氧和杜仲胶清漆表面。
9、进一步，步骤一中，有机聚合物材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。
10、进一步，步骤二中，制备环氧树脂溶液的具体方法为：先将正丁醇和二甲苯进行混合形成混合溶液，再将环氧树脂e-44溶于混合溶液中形成质量分数为60％的环氧树脂溶液。
11、进一步，步骤二中，制备聚酰胺溶液的具体方法为：将聚酰胺650#溶于二甲苯中配成质量分数为60％的聚酰胺溶液。
12、进一步，步骤二中，制备杜仲胶溶液的具体方法为：将粗杜仲胶加入石油醚中，再进行混合搅拌，形成杜仲胶溶液。
13、进一步，步骤二中，将环氧树脂溶液、聚酰胺溶液、杜仲胶溶液、石墨烯和聚氨酯进行混合时，环氧树脂溶液、聚酰胺溶液、杜仲胶溶液、石墨烯和聚氨酯的比例为1:1:1:0.05:0.08。
14、进一步，步骤四中，制备功能颜料时，环氧树脂溶液、杜仲胶溶液、坡缕石粉、正丁醇、二甲苯、氧化铝、碳纳米管和氧化钛的比例为5:5:17:21:9:4:5:3。
15、采用上述方案的原理及有益效果：
16、(1)使用有机聚合物材料作为弹性基材，通常为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等，这些材料具有良好的柔韧性和耐冲击性。使得涂层可以适应各种表面形貌和结构，更好地粘附在各种目标物上，并随目标物的形状变化而变化。同时，这些材料通常具有较好的耐冲击性，使涂层可以承受一定程度的冲击和摩擦，而不易剥落或损坏。
17、(2)由于涂层受到不同光照或者温度变化影响，会导致受热不均，使其不同位置膨胀系数不同，因此，使用有机聚合物材料作为弹性基材，同时在环氧和杜仲胶混合物中使用聚氨酯，可以调节涂层的热膨胀系数，对涂层进行热补偿，使涂层更加稳定，从而减少因温度变化引起的变形和开裂等问题。
18、(3)利用环氧树脂、杜仲胶、石墨烯等优质材料的特性，通过混合和负压分散，形成具有导电性、耐磨性和耐腐蚀性的涂层材料。其中，环氧树脂具有较高的粘结力和耐腐蚀性，杜仲胶具有较好的弹性和耐高温性，石墨烯则具有优异的导电性和强度，同时，由于石墨烯是单原子层石墨结构，其结构为类似蜂窝状的网状结构，其中每一个碳原子都与周围的三个碳原子形成了极其稳定的共价键，因此可以使涂层具有很好的柔韧性，适应各种形状的变化，同时石墨烯的共价键结构提高了涂层的强度。
19、其中，将原料进行负压分散可以增加原材料之间的相互作用力，使它们更加均匀地分散在基材上，在负压作用下，原材料中的气泡会受到较大的压力，从而更容易被排除，减少气泡的产生。
20、(4)在功能颜料中使用坡缕石粉、氧化铝和碳纳米管等材料，可以增强涂层的硬度和耐高温性能。其中，坡缕石粉具有极高的机械强度、吸附能力及一定的导电能力等特性，可以提升涂层的硬度、耐磨性和遮盖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超疏水涂层材料，其特征在于：包括弹性基材、环氧和杜仲胶混合物以及功能颜料，弹性基材为有机聚合物材料；环氧和杜仲胶混合物由以下重量份数组成：环氧树脂4-8份、正丁醇1-4份、二甲苯6-12份、聚酰胺4-8份、粗杜仲胶3-6份、石油醚100-150份、石墨烯4-8份和聚氨酯1-4份；功能颜料由以下重量份数组成：坡缕石粉10-30份、氧化铝5-20份、碳纳米管0.5-10份和氧化钛0.5-5份。
2.一种超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤一中，有机聚合物材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤二中，制备环氧树脂溶液的具体方法为：先将正丁醇和二甲苯进行混合形成混合溶液，再将环氧树脂E-44溶于混合溶液中形成质量分数为60％的环氧树脂溶液。
5.根据权利要求4所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤二中，制备聚酰胺溶液的具体方
6.根据权利要求5所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤二中，制备杜仲胶溶液的具体方法为：将粗杜仲胶加入石油醚中，再进行混合搅拌，形成杜仲胶溶液。
7.根据权利要求6所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤二中，将环氧树脂溶液、聚酰胺溶液、杜仲胶溶液、石墨烯和聚氨酯进行混合时，环氧树脂溶液、聚酰胺溶液、杜仲胶溶液、石墨烯和聚氨酯的比例为1:1:1:0.05:0.08。
8.根据权利要求7所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤四中，制备功能颜料时，环氧树脂溶液、杜仲胶溶液、坡缕石粉、正丁醇、二甲苯、氧化铝、碳纳米管和氧化钛的比例为5:5:17:21:9:4:5:3。
...【技术特征摘要】
1.一种超疏水涂层材料，其特征在于：包括弹性基材、环氧和杜仲胶混合物以及功能颜料，弹性基材为有机聚合物材料；环氧和杜仲胶混合物由以下重量份数组成：环氧树脂4-8份、正丁醇1-4份、二甲苯6-12份、聚酰胺4-8份、粗杜仲胶3-6份、石油醚100-150份、石墨烯4-8份和聚氨酯1-4份；功能颜料由以下重量份数组成：坡缕石粉10-30份、氧化铝5-20份、碳纳米管0.5-10份和氧化钛0.5-5份。
2.一种超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤一中，有机聚合物材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的超疏水涂层材料制备方法，其特征在于：步骤二中，制备环氧树脂溶液的具体方法为：先将正丁醇和二甲苯进行混合形成混合溶液，再将环氧树脂e-44溶于混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，陈明，姚寅，彭志龙，陈少华，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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