專利名稱：一種超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超疏水涂層制備技術領域，更具體的說，涉及一種超疏水聚氨酯/氧 化物納米 粒子雜化涂層及其制備方法。
背景技術：
超疏水(表面靜態(tài)接觸角大于150° )涂層具有防水、防污染、防氧化、自清潔等性 能，因而備受人們關注。而透明超疏水涂層，不僅具備超疏水表面的性質而且具有很好的可 見光透過性，用于室外光電及顯示設備，高層建筑的自清潔玻璃，作為汽車、飛機等的擋風 玻璃等，具有著巨大的應用價值。目前透明超疏水涂層的研究并不多，制備方法主要包括溶膠-凝膠法、相分離法、 自組裝法以及等離子體法等。溶膠-凝膠法如專利CN200710070728. 1將透明基體材料提拉法浸入溶膠凝膠 法有機鋁鹽螯合制得的溶膠中制備透明薄膜；Naka jimaA等(Adv Mater. 1999, (11) 1365-1368)將可升華的粉狀化合物Al (C2H7O2) 3加入到硅溶膠或鋁溶膠制備透明涂層，這 些均需經熱處理得到一定粗糙度后用極低自由能全氟烷基氯硅烷或全氟烷基烷氧基硅烷 修飾，從而制得透明的高疏水性涂層。而H.M. Shang等(ThinSolid Films. 2005，(472) 37-43)則用TEOS、MPS、MTES為原料，經水解得到的硅溶膠浸涂于玻片表面后在CTMS和 TFCS的作用下進行自組裝，形成的硅基透明薄膜透明度均高于90%，其中最大的接觸角達 到近165°。等離子體法如Hozumi等(Thin Solid Films. 1997,303 :222 225)采用化學氣相 沉積(CVD)法使沉積膜的表面獲得一定粗糙度后，以含有全氟烷基的硅烷作為氣源，經等 離子體處理制得透明的超疏水性薄膜。李國興等(Applied Surface Science. 2008，(254) 5299-5303)則利用磁控濺射技術將氮化硼薄膜沉積到硅基表面，然后通過CF4等離子處理 在表面獲得了雙尺度的粗糙度，獲得了接觸角為159°的透明超疏水薄膜。自組裝法如 Javier Bravo 等(Langmuir. 2007, (23) :7293_7298)利用 LBL 自組 裝法在玻片表面浸涂三層，首先吸附層為PAH/SPS，增強了聚合物和納米粒子的結合力；中 間層為PAH/二氧化硅(50+20nm)，提供超疏水所需的雙尺度的粗糙度結構；頂層為PAH/ 二氧化硅(20nm)，通過硅烷降低薄膜的表面自由能。該薄膜的接觸角為160°，后退角小 于10°，并且光學透過率在可見光區(qū)域高于90%。專利CN200910066706. 7則將帶負電氧 化物納米粒子和陽離子聚合物LBL層層組裝，盡管透光率很高，但工藝繁瑣，且需在400°C 高溫燒結后用低表面能的長鏈全氟硅烷以化學沉積法修飾，原料昂貴且條件苛刻；而專利 CN200810218808. 1將二氧化硅膠體電泳沉積到導電玻璃上，透光率高，但不能進行大范圍 的制備。上述涂層方法制備工藝復雜，成本昂貴，而且需要苛刻的化學條件及工藝，或者用 較為昂貴的氟硅烷進行表面修飾，這些都限制了超疏水涂層在工業(yè)上的廣泛應用。因此，需要一種操作簡單，原料易得，成本較低并可以規(guī)模化制備和應用的透明超疏水表面的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的提出了一種超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料，本發(fā)明 的另一目的還提供了上述材料的制備方法，解決了當前制備透明超疏水涂層中多需極低表 面能的全氟硅烷修飾、生產成本高、工藝復雜、不能規(guī)?；a的問題。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是一種超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料，其特征在于超疏水雜化涂層材料的表面水接觸角為140° -168°，滾動角為1-20° ； 其原料組分為改性超疏水氧化物納米粒子溶液和聚氨酯溶液；其中聚氨酯和改性超疏水氧 化物納米粒子的質量比為1-8 1 ；所述的改性超疏水氧化物納米粒子溶液由以下步驟制 得A.氧化物納米粒子預處理稱取氧化物納米粒子于烘箱中干燥后與溶劑混合，超 聲分散均勻后加入反應器，升溫，隨后加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻升溫回流反應；最后將產 物經無水乙醇洗滌并離心分離，經真空干燥得改性氧化物納米粒子，置于干燥器中備用；B.超疏水氧化物納米粒子溶液的制備取上述改性氧化物納米粒子超聲分散于 溶劑中配成氧化物納米粒子溶液；隨后將為改性氧化物納米粒子重量的0. 75-2倍的含疏 水鏈化學物質分散在溶劑中，在磁力攪拌下加至氧化物納米粒子溶液中，制得超疏水氧化 物納米粒子混合溶液，控制混合溶液的質量固含量為1_5%。其中步驟A中所述的氧化物納米粒子為納米二氧化硅、納米三氧化二鋁、納米二 氧化鈦或納米二氧化鋯；粒徑I-IOOOnm ；優(yōu)選納米二氧化硅；步驟A所述的溶劑為甲苯、二 甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環(huán)己烷、二氯甲烷中的一種或幾種；溶劑用量為氧化物納米粒子 重量的10-50倍；所述的硅烷偶聯(lián)劑為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基 硅烷、三甲基乙氧基硅烷、聚二甲硅基氧烷中的一種或幾種，偶聯(lián)劑用量為氧化物納米粒子 重量的0. 5-5倍。優(yōu)選步驟A中超聲分散后升溫至60-100°C;加入硅烷偶聯(lián)劑，升溫至100-140°C回 流反應6-12小時。優(yōu)選步驟B中配成超疏水氧化物納米粒子溶液中的溶劑為甲苯、二甲苯、N, N-二 甲基甲酰胺、環(huán)己烷、二氯甲烷中的一種或幾種；含疏水鏈化學物質為C8-C22的酰胺、 C8-C22的烷基三氯硅烷、C8-C22的烷基三烷氧基硅烷、C6-C12的含氟脂肪酸、四氫全氟 C6-C12的烷基三氯硅烷、四氫全氟或C6-C12烷基三烷氧基硅烷中的一種或幾種；溶解含疏 水鏈化學物質的溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、 正己烷、環(huán)己烷、烷基環(huán)己烷或四氯化碳；優(yōu)選溶解含疏水鏈化學物質的溶劑為四氫呋喃、 N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷或二氯甲烷。本發(fā)明所述的聚氨酯為溶劑型聚氨酯；優(yōu)選聚氨酯溶液的質量固含量為1-15% ； 溶劑為丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、二氯甲烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二氧六環(huán) 中一種或幾種；優(yōu)選為四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。本發(fā)明還提供了上述超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料的方法，其具 體步驟如下(1)配制聚氨酯溶液，將改性的超疏水氧化物納米粒子混合溶液與聚氨酯溶 液，按改性的超疏水氧化物納米粒子與聚氨酯質量比為1 1-8的比例混合，攪拌均勻后反應，通過濃縮以除去多余溶劑，即制得透明超疏水表面涂層劑；(2)涂層熱處理將透明超疏水表面涂層劑涂覆在基底材料表面，在30-80°C中烘 干至溶劑完全揮發(fā)，即制得具有透明超疏水性能的改性聚氨酯/氧化物納米粒子涂層。所述的基底材料為金屬、無機或有機的致密或多孔材料。優(yōu)選基底材料為為鋁箔、 玻璃、硅、陶瓷、半導體或高分子材料。優(yōu)選反應條件為超聲或60-120°C加熱回流；濃縮方式為減壓蒸餾或者加熱抽真空。涂層過程的選擇可根據被處理的基體材料大小及幾何形狀進行選擇。其中涂覆方 式可為噴涂法、旋轉涂覆法、提拉法或者滴液注膜法。如噴涂法適用于處理面積大且不受被 處理面的幾何形狀限制；旋轉涂膜及滴液法適用于相對面積較小的平面；提拉法對基體材 料幾何形狀限制也不大，可直接浸入涂層劑中進行10-16h的自組裝化學反應。無論選用何種涂覆方式將透明超疏水表面涂層劑涂覆在基底材料表面，經簡單 熱處理，烘干至溶劑完全揮發(fā)，即制得具有透明超疏水性能的聚氨酯/改性氧化物納米粒 子涂層，優(yōu)選涂層的烘干溫度為40-65°C，所得材料表面的水接觸角為140-168°，一般為 155°左右，滾動角為1-20°。有益效果1.涂層劑制備的原料易得，成本低，所需設備及制備工藝簡單，成膜溫度較低，并 且通過簡單的涂層法就可以獲得透明超疏水表面，使用方便，效果穩(wěn)定。2.本發(fā)明方法制備的透明超疏水涂層，具有較大的表面接觸角(大于150° )和 較小的滾動角，水珠在上面能自由滾動并帶走表面灰塵從而實現(xiàn)自潔功能；3.本發(fā)明制備的透明超疏水涂層，具有良好的可見光透過性，平均可見光透過率 大于60%。4.疏水性氧化物納米粒子如二氧化硅除具備疏水性質之外，還具有硬度高、耐磨、 絕熱性好、介電常數低、化學穩(wěn)定性好等特點，在微電子器件、光學薄膜器件、傳感器等領域 有很好的發(fā)展前景。5.本發(fā)明方法制備的透明超疏水涂層，可用于汽車、飛機、航天器等擋風玻璃、建 筑幕墻等場合，同時可作為玻璃等固體表面的防塵、防霧保護涂層，也可以作為微電子器 件、傳感器等中的防水絕緣層使用。


圖1是采用本發(fā)明方法制備得到的透明超疏水涂層不同放大倍數下的掃描電鏡 圖。圖a為放大600倍的電鏡圖，圖b為放大10000倍的電鏡圖。圖2是接觸角測定儀得到的放大圖片。圖c為水滴在表面的接觸角(水滴體積 5 μ L)，圖d為相應滾動角(水滴體積9 μ L)。圖3是透明超疏水涂層的數碼照片。圖4是實施例2所制得的透明超疏水涂層的掃描電鏡圖。圖e為放大600倍的電鏡圖，圖f為放大2500倍的電鏡圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
掃描電鏡照片由荷蘭Philips-FEI公司產QUANTA200掃描電鏡測得。接觸角數據由Drop Shape Analysis System G10/DSA100 ( KRLTSS, Germany)液 滴形貌分析儀測得。可見光透過率由Perkin Elmer Lambda20型紫外可見光儀測得。下面給出本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例，這些實施 例不構成對本發(fā) 明權利要求飽和范圍的限制。實施例11.納米二氧化硅預處理稱取3g沉淀法納米二氧化硅(平均粒徑50nm，比表面積150m2/g)，于100°C烘箱 中干燥2小時后與30g甲苯置于250ml的三口燒瓶中超聲分散均勻；升溫至80°C，滴加由 20g甲苯水解的6. 4g γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加時間30分鐘，繼續(xù)攪拌30 分鐘后，升溫至110°C回流10小時，使其充分反應；最后將產物用無水乙醇洗滌4次并離心 分離，經110°C的真空烘箱中干燥17小時得改性二氧化硅，置于干燥器中備用。2.超疏水二氧化硅的制備取上述經過處理的改性二氧化硅1. 5g超聲分散于75g甲苯中配成二氧化硅溶液； 隨后將2. 25g十八酰胺超聲分散于50g N, N- 二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌器80r/min轉速 下緩慢加至二氧化硅溶液中并攪拌15min，制得超疏水二氧化硅混合溶液。將超疏水二氧化 硅混合溶液滴涂于玻璃片上在25°C下自然干燥，得具有超疏水性能的改性納米二氧化硅薄 膜，其表面水接觸角為150°，滾動角為10°。3.涂層溶液的配制將超疏水二氧化硅混合溶液加至聚氨酯溶液中，置于高功率數控超聲波清洗器 KQ-200KDE在100W功率下超聲45分鐘即制得透明超疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為 6g聚氨酯磁力攪拌溶解于50gN，N- 二甲基甲酰胺中配得。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層聚氨酯/ 二氧化硅涂層劑滴涂于玻璃片上，在55°C烘箱中靜置烘干既得透明超疏 水涂層。附圖1為涂層表面的掃描電鏡照片。如附圖2所示，該涂層的表面水接觸角達 160°，滾動角2.1°，同時涂層具有良好的可見光透過性，平均可見光透過率達67%。透明 超疏水玻璃實物圖如附圖3所示，將所得到的透明超疏水玻璃放在圖片上，下面圖片清晰 可見，并且水滴在表面上易于滾落。實施例21.納米二氧化硅預處理稱取3g沉淀法納米二氧化硅(平均粒徑50nm，比表面積150m2/g)，于100°C烘箱 中干燥2小時后與150g甲苯置于500ml的三口燒瓶中超聲至分散均勻；升溫至70°C，滴加 由20g甲苯水解的15g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加時間30分鐘，繼續(xù)攪拌 30分鐘后，升溫至110°C回流5小時，使其充分反應；最后將產物用無水乙醇洗滌4次并離 心分離，經110°C的真空烘箱中干燥17小時得改性二氧化硅，置于干燥器中備用。2.超疏水二氧化硅的制備取上述經過處理的改性二氧化硅0. 2g超聲分散于15g甲苯中配成二氧化硅溶液；隨后將O. 3g十八酰胺超聲分散于15gN，N- 二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌器80r/min轉速下 加至二氧化硅溶液中并攪拌30min，制得超疏水二氧化硅混合溶液。將玻璃片浸沒于超疏水 二氧化硅混合溶液自組裝反應5h后于20°C下自然干燥，得具有超疏水性能的改性納米二 氧化硅薄膜，其表面水接觸角為151°，滾動角為13°。3.涂層溶液的配制將超疏水二氧化硅混合溶液加至聚氨酯溶液中，置于高功率數控超聲波清洗器KQ-200KDE在100W功率下超聲50min即制得透明超疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為 1. 6g聚氨酯磁力攪拌溶解于20g N, N- 二甲基甲酰胺中配得。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層將玻璃片提拉法浸沒于聚氨酯/ 二氧化硅涂層劑中自組裝反應5h，在45°C烘箱中 靜置烘干既得透明超疏水涂層。該涂層的表面水接觸角達154°，滾動角2°，同時涂層具有良好的可見光透過 性，平均可見光透過率達73 %。實施例31.納米二氧化硅預處理稱取3g氣相法納米二氧化硅(平均粒徑30nm，比表面積380m2/g)，于100°C烘箱 中干燥2小時后與90g N，N-二甲基甲酰胺置于250ml的三口燒瓶中超聲至分散均勻；升溫 至90°C，滴加由20g甲苯水解的6. 4g γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加時間30分 鐘，繼續(xù)攪拌30分鐘后，升溫至120°C回流10小時，使其充分反應；最后將產物用無水乙醇 洗滌5次并離心分離，經110°C的真空烘箱中干燥17小時得改性二氧化硅，置于干燥器中備 用。2.超疏水二氧化硅的制備取上述經過處理的改性二氧化硅0. 2g超聲分散于IOg甲苯中配成二氧化硅溶液； 隨后將0. 3g十八酰胺超聲分散于8g N, N- 二甲基甲酰胺及2g甲苯的混合溶劑中，在磁力 攪拌器90r/min轉速下逐滴加至二氧化硅溶液中并攪拌30min，制得超疏水二氧化硅混合 溶液。將超疏水二氧化硅混合溶液滴涂在鋁箔上于36°C下干燥，得具有超疏水性能的改性 納米二氧化硅薄膜，其表面水接觸角為151°，滾動角為15°。3.涂層溶液的配制將超疏水二氧化硅混合溶液滴加至聚氨酯溶液中于90°C攪拌回流即制得透明超 疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為1.2g聚氨酯磁力攪拌溶解于50g N, N-二甲基甲酰胺 中配得。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層聚氨酯/ 二氧化硅涂層劑滴涂于鋁箔上，在45°C烘箱中靜置烘干既得透明超疏水涂層。該涂層的表面水接觸角達152°，滾動角2°，同時涂層具有良好的可見光透過 性，平均可見光透過率達62%。附圖4為涂層表面的掃描電鏡照片。實施例41.納米二氧化硅預處理稱取3g氣相法納米二氧化硅(平均粒徑30nm，比表面積380m2/g)，于100°C烘箱中干燥2小時后與90g N, N- 二甲基甲酰胺置于250ml的三口燒瓶中超聲至分散均勻；升 溫至90°C，滴加由20g甲苯水解的6. 4g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加時間30 分鐘，繼續(xù)攪拌30分鐘后，升溫至120°C回流10小時，使其充分反應；最后將產物用無水乙 醇洗滌4次并離心分離，經110°C的真空烘箱中干燥17小時得改性二氧化硅，置于干燥器中 備用。2.超疏水二氧化硅的制備取上述經過處理的改性二氧化硅0. 2g超聲分散于IOg甲苯中配成二氧化硅溶液； 隨后將0. 15g C12的含氟脂肪酸超聲分散于8g N, N- 二甲基甲酰胺及2g甲苯的混合溶劑 中，在磁力攪拌器80r/min轉速下緩慢加至二氧化硅溶液中并攪拌30min，制得超疏水二氧 化硅混合溶液。將超疏水二氧化硅混合溶液噴涂在鋁箔上于36°C下干燥，得具有超疏水性 能的改性納米二氧化硅薄膜 ，其表面水接觸角為153°，滾動角為15°。3.涂層溶液的配制將超疏水二氧化硅混合溶液滴加至聚氨酯溶液中于90°C攪拌回流即制得透明超 疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為1.8g聚氨酯磁力攪拌溶解于50g N, N-二甲基甲酰胺 中配得。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層聚氨酯/ 二氧化硅涂層劑噴涂于鋁箔上，在45°C烘箱中靜置烘干既得透明超疏水涂層。該涂層的表面水接觸角達155°，滾動角7°，同時涂層具有良好的可見光透過 性，平均可見光透過率達65 %。實施例51.納米三氧化二鋁預處理稱取3g納米三氧化二鋁(平均粒徑50nm)，于100°C烘箱中干燥2小時后與30g 甲苯置于250ml的三口燒瓶中超聲分散均勻；升溫至80°C，滴加由20g甲苯水解的6. 4g Y-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加時間30分鐘，繼續(xù)攪拌30分鐘后，升溫至110°C回流10小 時，使其充分反應；最后將產物用無水乙醇洗滌4次并離心分離，經110°C的真空烘箱中干 燥17小時得改性三氧化二鋁，置于干燥器中備用。2.超疏水三氧化二鋁的制備取上述經過處理的改性三氧化二鋁Ig超聲分散于IOOg甲苯中配成三氧化二鋁溶 液；隨后將1. 5g硬脂酸超聲分散于IOOg N, N- 二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌器80r/min轉 速下緩慢加至三氧化二鋁溶液中并攪拌15min，制得超疏水三氧化二鋁混合溶液。抽真空以 除去多余溶劑后將超疏水三氧化二鋁混合溶液滴涂在陶瓷上于25°C下自然干燥，得具有超 疏水性能的改性納米三氧化二鋁薄膜，其表面水接觸角為150°，滾動角為6°。3.涂層溶液的配制將超疏水三氧化二鋁混合溶液加至聚氨酯溶液中，高功率數控超聲波清洗器 KQ-200KDE在100W功率下超聲45分鐘即制得透明超疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為 16g聚氨酯磁力攪拌溶解于70g N, N-二甲基甲酰胺中配得，涂層劑抽真空以除去多余溶 劑。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層
聚氨酯/三氧化二鋁涂層劑滴涂于聚四氟乙烯板上，在50°C烘箱中靜置烘干既得 透明超疏水涂層。實施例61.納米二氧化鈦預處理稱取3g納米二氧化鈦(平均粒徑50nm)，于100°C烘箱中干燥2小時后與150g 甲苯置于500ml的 三口燒瓶中超聲至分散均勻；升溫至70°C，滴加由20g甲苯水解的 15g(3-環(huán)氧丙基丙氧基)三甲氧基硅烷，滴加時間30分鐘，繼續(xù)攪拌30分鐘后，升溫至 110°C回流5小時，使其充分反應；最后將產物用無水乙醇洗滌4次并離心分離，經110°C的 真空烘箱中干燥17小時得改性二氧化鈦，置于干燥器中備用。2.超疏水二氧化鈦的制備取上述經過處理的改性二氧化鈦0. 2g超聲分散于8g甲苯中配成二氧化鈦溶液； 隨后將0.2g C12的含氟脂肪酸超聲分散于8g N, N-二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌器80r/ min轉速下加至二氧化鈦溶液中并攪拌30min，制得超疏水二氧化鈦混合溶液。將超疏水二 氧化鈦混合溶液提拉法以涂覆在聚四氟乙烯板上于20°C下自然干燥，得具有超疏水性能的 改性納米二氧化鈦薄膜，其表面水接觸角為151°，滾動角為13°。3.涂層溶液的配制將超疏水二氧化鈦混合溶液加至聚氨酯溶液中，高功率數控超聲波清洗器 KQ-200KDE在100W功率下超聲50min即制得透明超疏水表面涂層劑，其中聚氨酯溶液為3g 聚氨酯磁力攪拌溶解于20g N，N-二甲基甲酰胺中配得。4.在基體材料上制備透明超疏水涂層聚氨酯/ 二氧化鈦涂層劑滴涂于鋁箔上，在32°C恒溫干燥既得透明超疏水涂層。該涂層的表面水接觸角達150°，滾動角16°，同時涂層具有良好的可見光透過 性，平均可見光透過率達60 %。
權利要求
一種超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料，其特征在于超疏水表面雜化材料的表面水接觸角為140°-168°，滾動角為1-20°；其原料組分為改性超疏水氧化物納米粒子溶液和聚氨酯溶液；其中聚氨酯和改性超疏水氧化物納米粒子的質量比為1-8∶1；所述的改性超疏水氧化物納米粒子溶液由以下步驟制得A.氧化物納米粒子預處理稱取氧化物納米粒子于烘箱中干燥后與溶劑混合，超聲分散均勻后加入反應器，升溫，隨后加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻升溫回流反應；最后將產物經無水乙醇洗滌并離心分離，經真空干燥得改性氧化物納米粒子，置于干燥器中備用；B.超疏水氧化物納米粒子溶液的制備取上述改性氧化物納米粒子超聲分散于溶劑中配成氧化物納米粒子溶液；隨后將為改性氧化物納米粒子重量的0.75-2倍的含疏水鏈化學物質分散在溶劑中，在磁力攪拌下加至氧化物納米粒子溶液中，制得超疏水氧化物納米粒子混合溶液，控制混合溶液的質量固含量為1-5％。
2.根據權利要求1所述的涂層材料，其特征在于步驟A中所述的氧化物納米粒子為納 米二氧化硅、納米三氧化二鋁、納米二氧化鈦或納米二氧化鋯；粒徑I-IOOOnm ；步驟A所述 的溶劑為甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環(huán)己烷、二氯甲烷中的一種或幾種；溶劑用量 為氧化物納米粒子重量的10-50倍；所述的硅烷偶聯(lián)劑為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基 硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、聚二甲硅基氧烷中的一種或幾種，偶聯(lián)劑用 量為氧化物納米粒子重量的0. 5-5倍。
3.根據權利要求1所述的涂層材料，其特征在于步驟A中超聲分散后升溫至60-100°C； 加入硅烷偶聯(lián)劑，升溫至100-140°C回流反應6-12小時。
4.根據權利要求1所述的涂層材料，其特征在于步驟B中配成超疏水氧化物納米粒子 溶液中的溶劑為甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環(huán)己烷、二氯甲烷中的一種或幾種；含 疏水鏈化學物質為C8-C22的酰胺、C8-C22的烷基三氯硅烷、C8-C22的烷基三烷氧基硅烷、 C6-C12的含氟脂肪酸、四氫全氟C6-C12的烷基三氯硅烷、四氫全氟或C6-C12烷基三烷氧基 硅烷中的一種或幾種；溶解含疏水鏈化學物質的溶劑為四氫呋喃、N, N-二甲基甲酰胺、二 乙基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、烷基環(huán)己烷或四氯化碳。
5.根據權利要求1所述的涂層材料，其特征在于所述的聚氨酯溶液的質量固含量為 1-15% ；溶劑為丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、二氯甲烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、 二氧六環(huán)中的一種或幾種。
6.一種制備如權利要求1所述超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層材料的方法， 其具體步驟如下(1)配制聚氨酯溶液，將改性的超疏水氧化物納米粒子混合溶液與聚氨 酯溶液，按改性的超疏水氧化物納米粒子與聚氨酯質量比為1 1-8的比例混合，攪拌均勻 后反應，通過濃縮以除去多余溶劑，即制得透明超疏水表面涂層劑；(2)涂層熱處理將透明超疏水表面涂層劑涂覆在基底材料表面，在30-80°C中烘干至 溶劑完全揮發(fā)，即制得具有透明超疏水性能的改性聚氨酯/氧化物納米粒子涂層。
7.根據權利要求6所述方法，其特征在于所述的基底材料為金屬、無機或有機的致密 或多孔材料。
8.根據權利要求7所述方法，其特征在于所述的基底材料為為鋁箔、玻璃、硅、陶瓷、半 導體或高分子材料。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征涂覆方式為噴涂法、旋轉涂覆法、提拉法或者滴液注膜法。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于反應條件為超聲或60-120 加熱回流；濃 縮方式為減 壓蒸餾或者加熱抽真空；涂層的烘干溫度為40-65°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超疏水聚氨酯/氧化物納米粒子雜化涂層及其制備方法；選用了原料廣泛易得的氧化物納米粒子、硅烷偶聯(lián)劑和聚氨酯利用自組裝法制備了接觸角為140°-168°，滾動角為1-20°，可見光透過性好的超疏水涂層。本發(fā)明解決了當前制備透明超疏水涂層中多需極低表面能的全氟硅烷修飾、生產成本高、工藝復雜、不能規(guī)?；a的問題。該方法所用工藝簡單、原料易得、成本低廉，制備的超疏水涂層可作為玻璃等固體表面的防塵、防霧保護涂層，也可以作為微電子器件、傳感器等中的防水絕緣層使用。
文檔編號C09D5/00GK101838496SQ20101014564
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權日2010年4月9日
發(fā)明者楊勝洋, 王麗芳, 陳蘇, 陳莉 申請人:南京工業(yè)大學