本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超疏水涂料、超疏水涂層的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，制備二氧化硅超疏水薄膜的主要方法：一種方法是將SiO₂顆粒與醇溶液混合攪拌，超聲分散，調(diào)節(jié)酸堿度，獲得膠體電泳液，再將電泳液沉積到玻璃襯底上，獲得SiO₂薄膜，然后將帶有SiO₂薄膜的玻璃放入低表能修飾劑中修飾，獲得超疏水SiO₂薄膜。另一種方法采用粘結(jié)法將超疏水層的微米級粉粒和納米級粉粒的混合粉粒嵌入基體表面的粘結(jié)層內(nèi)，使超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層形成微米級凸起和納米級凸起的的微米級和納米級顆粒組成，制備微納米超疏水結(jié)構(gòu)，得到超疏水薄膜。

但是目前的超疏水膜的制備不利于大面積成膜，施工工藝存在困難；超疏水表面和涂層的微納結(jié)構(gòu)和表面能不易控制，均勻性和重現(xiàn)性差；滾動(dòng)角大，水滴在表面難以快速自遷移。且膜在玻璃、鋁板、PVC、UPVC基底上的附著力差，多數(shù)需要特殊設(shè)備、成本高、方案復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種超疏水涂料、超疏水涂層的制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)不利于大面積成膜，施工工藝存在困難，且超疏水表面和涂層的微納結(jié)構(gòu)和表面能不易控制，均勻性和重現(xiàn)性差；滾動(dòng)角大，水滴在表面難以快速自遷移等問題；同時(shí)本發(fā)明方法簡單，成本較低，且在玻璃、鋁板、PVC、UPVC基底上的附著力強(qiáng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種超疏水涂料，包括如下組分，醇酸清漆、疏水二氧化硅、氟化石墨、硬質(zhì)聚氯乙烯或聚苯乙烯，且?guī)渍叩馁|(zhì)量比為(120～140):(70～90):(25～45):(9～15)，優(yōu)選的，130:80:(25～45):12；

還包括溶劑，所述溶劑為稀釋劑、二氯甲烷、四氯化碳以及苯乙烯，且?guī)渍叩捏w積比為(3～8):(38～58):(11～17):(1～3)；優(yōu)選的，5:(38～58):14:2；

且醇酸清漆的體積分?jǐn)?shù)為1％～3％；優(yōu)選的，體積分?jǐn)?shù)為1.5％～2％。

優(yōu)選的，所述醇酸清漆、疏水二氧化硅、氟化石墨、硬質(zhì)聚氯乙烯或聚苯乙烯是以分散液的形式進(jìn)行混合的形成的涂料，其中醇酸清漆分散液的體積分?jǐn)?shù)為11％～17％的；疏水二氧化硅分散液的質(zhì)量-體積濃度為40～48mg/mL；氟化石墨分散液的質(zhì)量-體積濃度為5～15mg/mL；硬質(zhì)聚氯乙烯分散液或聚苯乙烯分散液的質(zhì)量-體積濃度為15～25mg/mL。

優(yōu)選的，醇酸清漆分散液的體積分?jǐn)?shù)為14％的；疏水二氧化硅分散液的質(zhì)量-體積濃度為44mg/mL；氟化石墨分散液的質(zhì)量-體積濃度為10mg/mL；硬質(zhì)聚氯乙烯分散液或聚苯乙烯分散液的質(zhì)量-體積濃度為20mg/mL。

優(yōu)選的，所述醇酸清漆分散液的溶劑為稀釋劑與二氯甲烷的混合溶劑，且兩者的體積比為1:1～3:1；優(yōu)選的，2:1；優(yōu)選的，其配制方法為，將醇酸清漆加入混合溶劑中，超聲清洗器超聲10～15min，得到均勻的分散液。

優(yōu)選的，所述疏水二氧化硅分散液的溶劑為四氯化碳與二氯甲烷的混合溶劑，且兩者的體積比為5:2～9:2；優(yōu)選的，7:2；優(yōu)選的，其配制方法為，稱取疏水二氧化硅粉在混合溶劑中超聲分散10～15mim，得到穩(wěn)定的無色透明的分散液。

優(yōu)選的，所述氟化石墨分散液的溶劑以及所述硬質(zhì)聚氯乙烯分散液或聚苯乙烯分散液的溶劑均為二氯甲烷；優(yōu)選的，所述E液為苯乙烯溶劑；優(yōu)選的，所述氟化石墨分散液的配制方法為，稱取硬質(zhì)聚氯乙烯粉分散在二氯甲烷溶劑中，浸泡2天以上，超聲清洗器超聲25～35mim，得到均勻的分散液。

本發(fā)明同時(shí)提供一種如上所述的超疏水涂料在超疏水涂層制備中的應(yīng)用。

本發(fā)明也提供一種如上所述的超疏水涂料在自潔凈材料、空調(diào)壓縮機(jī)鋁材的抗結(jié)冰和UPVC管道減阻中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種超疏水涂層的制備方法，所述超疏水涂層的原料包括如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的超疏水涂料；

制備方法包括如下步驟：

1)分別配制醇酸清漆分散液、疏水二氧化硅分散液、氟化石墨分散液、硬質(zhì)聚氯乙烯分散液；

2)將步驟1)的四種分散液以及苯乙烯混合、超聲分散均勻，得到混合溶液；

3)清理基底；

4)將處理好的基底浸入步驟2)制備好的混合溶液中，均勻地將基底提拉出來，通風(fēng)處常溫晾干；或者將步驟2)制備好的混合溶液裝在高壓噴涂設(shè)備中，噴涂在處理好的鋁板上，通風(fēng)處常溫晾干。

優(yōu)選的，所述基底為玻璃片、PVC板、PVC管、UPVC板、UPVC管或鋁板中的一種。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的超疏水涂料、超疏水涂層的制備方法及應(yīng)用，具有以下優(yōu)勢：

1)將無機(jī)材料(氟化石墨粉、疏水二氧化硅)與高分子材料(醇酸清漆、UPVC等)有機(jī)結(jié)合在一起，制備了具有好的相溶性、超疏水性、易成膜性及耐磨性的準(zhǔn)均相溶液，可實(shí)現(xiàn)常溫大面積成膜，施工工藝簡便；

(2)氟化石墨粉具有疏水性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗氧化性等性能，在涂層材料中引入氟元素和硅元素，可有效結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，降低涂層的表面能和改善微納結(jié)構(gòu)，從而顯著提高其疏水性能；

(3)選用的醇酸清漆本身具有粘附性，大大提高了涂層材料與基材之間的粘接性能，所制得產(chǎn)品耐久性更強(qiáng)；

(4)選用的硬質(zhì)聚氯乙烯粉(UPVC)提高了材料的成膜性；

(5)利用合理的溶劑配比和沸點(diǎn)差，調(diào)節(jié)材料的相溶性、析出速率和相分布，形成具有快速自遷移性能的超疏水膜；

(6)本發(fā)明方法無需復(fù)雜的材料預(yù)修飾，只需要按配比簡便混合即可使用，制備工藝簡單，條件溫和，采用浸漬提拉法即可實(shí)現(xiàn)在小面積板材料、管道上得到超疏水涂層，采用高壓噴涂法可實(shí)現(xiàn)大面積板材料的噴涂，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例四中所制備的超疏水涂層的靜態(tài)水接觸角圖(鋁板)

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中所制備的超疏水涂層的靜態(tài)水接觸角圖(玻璃板)

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中所制備的超疏水涂層的靜態(tài)水接觸角圖(PVC板)

圖4是本發(fā)明實(shí)施例三中所制備的超疏水涂層的靜態(tài)水接觸角圖(UPVC板)

圖5是本發(fā)明實(shí)施例四中所制備的超疏水涂層的實(shí)際效果圖(鋁板)

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一中所制備的超疏水涂層的實(shí)際效果圖(玻璃板)

圖7是本發(fā)明實(shí)施例二中所制備的超疏水涂層的實(shí)際效果圖(PVC板)

圖8是本發(fā)明實(shí)施例三中所制備的超疏水涂層的實(shí)際效果圖(UPVC板)。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

實(shí)施例一

一種超疏水涂層的制備方法，包括如下步驟，

1.溶液的配制

A液：醇酸清漆加入混合溶劑(稀釋劑(香蕉水)：二氯甲烷＝2:1，V/V)中，超聲清洗器超聲10～15mim，得到均勻的分散液，其中醇酸清漆的體積分?jǐn)?shù)為14％；

B液：稱取市售疏水二氧化硅粉在混合溶劑(四氯化碳：二氯甲烷＝7:2，V/V)中超聲分散10～15mim，得到穩(wěn)定的無色透明的分散液，其中二氧化硅的質(zhì)量-體積濃度為44mg/mL；

C液：稱取氟化石墨粉分散在二氯甲烷溶劑中，超聲分散10～15min，得到穩(wěn)定的懸濁液，其中氟化石墨粉的質(zhì)量-體積濃度為10mg/mL；

D液：稱取硬質(zhì)聚氯乙烯粉(UPVC)分散在二氯甲烷溶劑中，浸泡2天以上，超聲清洗器超聲30mim，得到均勻的分散液，其中UPVC的質(zhì)量-體積濃度為20mg/mL；

E液：苯乙烯溶劑

2.混合溶液的制備

將A液：B液：C液：D液：E液按照8.5:18:25:6:2的體積比量取五種溶液，混合、超聲分散均勻，得到混合溶液。

3.玻璃片的處理

將玻璃片用無水乙醇浸泡半小時(shí)或用無水乙醇擦洗潔凈、清水沖洗干凈后，用去離子水沖洗數(shù)次，烘干備用。

4.制備超疏水涂層

將處理好的玻璃片浸入步驟2制備好的混合溶液中，均勻地將玻璃片提拉出來，通風(fēng)處常溫晾干。

可得到所需要的超疏水涂層，接觸角均在150度以上，滾動(dòng)角均小于7度。如圖2和圖6所示。

實(shí)施例二

將實(shí)施例一，步驟2中，將A液：B液：C液：D液：E液按照8.5:18:30:6:2的體積比量取五種溶液，混合、超聲分散均勻，得到混合溶液。

步驟3中的玻璃片替換為PVC板，其余操作均相同，可得到所需要的超疏水涂層，接觸角均在150度以上，滾動(dòng)角均小于7度。如圖3和圖7所示。

實(shí)施例三

將實(shí)施例一，步驟2中，將A液：B液：C液：D液：E液按照8.5:18:40:6:2的體積比量取五種溶液，混合、超聲分散均勻，得到混合溶液。

步驟3中的玻璃片替換為UPVC板；步驟4中，將制備好的混合溶液裝在高壓噴涂設(shè)備中，噴涂在處理好的UPVC板上，通風(fēng)處常溫晾干，其余操作均相同，可得到所需的超疏水涂層，接觸角均在150度以上，滾動(dòng)角均小于7度。如圖4和圖8所示。

實(shí)施例四

步驟1、步驟2同實(shí)施例一，步驟3中使用鋁板，鋁板經(jīng)過氫氧化鈉溶液堿洗除去表面的氧化層，然后用鋼刷將試樣的結(jié)合面打亮，用丙酮浸泡半小時(shí)或用丙酮溶液擦洗除去表面油污，然后用無水乙醇擦洗表面潔凈，晾干備用。

步驟4中，將制備好的混合溶液裝在高壓噴涂設(shè)備中，噴涂在處理好的鋁板上，通風(fēng)處常溫晾干?？傻玫剿枰某杷繉?，接觸角均在150度以上，滾動(dòng)角均小于7度。如圖1和圖5所示。

實(shí)施例五

聚苯乙烯替代硬質(zhì)聚氯乙烯粉(UPVC)超疏水涂層的制備，包括如下步驟：

1.溶液的配制

A液、B液、C液、E液配制方法如實(shí)施例一

F液：稱取聚乙烯泡沫分散在四氫呋喃溶劑中，超聲清洗器超聲30mim，得到均勻的分散液，其中聚苯乙烯的質(zhì)量-體積濃度為30mg/mL；

2.混合溶液的制備

將A液：B液：C液：E液：F液按照8.5:18:25:2:2的體積比量取五種溶液，混合、超聲分散均勻，得到混合溶液。

步驟3中使用鋁板，鋁板經(jīng)過氫氧化鈉溶液堿洗除去表面的氧化層，然后用鋼刷將試樣的結(jié)合面打亮，用丙酮浸泡半小時(shí)或用丙酮溶液擦洗除去表面油污，然后用無水乙醇擦洗表面潔凈，晾干備用。

步驟4中，將制備好的混合溶液裝在高壓噴涂設(shè)備中，噴涂在處理好的鋁板上，通風(fēng)處常溫晾干?？傻玫剿枰某杷繉?，接觸角均在150度以上，滾動(dòng)角均小于7度。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。