本發(fā)明涉及一種固體表面處理劑，尤其涉及一種耐磨超疏水自潔涂層及其制備方法，屬于自潔涂層
技術領域：
。
背景技術：
：自潔涂料是通過水的作用達到表面自潔效果的涂料，根據(jù)其作用原理，自潔涂料可以分為超疏水自潔涂料和超親水自潔涂料兩種。而表面浸潤性是固體表面的一項重要特征，其通常以接觸角來表征液體對固體的浸潤程度：一般來說，固體表面與水的接觸角大于90°且小于150°時稱為疏水表面，大于150°小于180°時稱為超疏水表面；而大于5°小于90°時稱為親水表面，小于5°大于0°時稱為超親水表面。自潔涂料通過改變玻璃、陶瓷、金屬或塑料等各種基材的表面性能，防止在其表面附著小水滴從而達到自潔效果的方式，主要有兩類：一是建立超疏水表面，使水滴滾動滑落把污染物沖走以達到自潔效果；另一種是建立超親水表面，當水滴接觸到涂膜表面時會迅速鋪展形成均勻的水膜，在重力作用下流走，這樣就能有效帶走污漬，從而保持表面清潔。國內(nèi)外大量關于超疏水表面作用機理及制備方法的報道均表明，低表面能和微米-納米微觀結構的共同作用能夠賦予表面超疏水性能。目前已知的制備超疏水表面的方法主要有：溶膠-凝膠法、相分離法、模板法、蝕刻法、氣相沉積法、自組裝法等等，但這些方法多數(shù)存在對設備和工藝要求過高等問題，不適合大面積超疏水表面的制備；另外超疏水表面結構在使用過程中會發(fā)生腐蝕以及磨損等損壞，而長時間的光照射和污染物的積累也會導致超疏水表面性能的降低，這些因素都限制了超疏水涂料在現(xiàn)實生活中的應用。技術實現(xiàn)要素：為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種耐磨超疏水自潔涂層及其制備方法，該制備方法操作簡便，且制備所得的自潔涂層耐磨性、超疏水性和耐久性優(yōu)異，特別適合制備大面積超疏水表面。本發(fā)明的技術方案是：本發(fā)明公開了一種耐磨超疏水自潔涂層的制備方法，包括下述步驟：將玻璃硅樹脂、氟硅高分子聚合物、納米二氧化硅和全氟碳環(huán)醚溶劑按照質(zhì)量比為1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并攪拌均勻后靜置分層，分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的固體表面，并將該固體表面置于20℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層。其進一步的技術方案是：所述玻璃硅樹脂為有機硅樹脂預聚體的乙醇溶液，該有機硅樹脂預聚體的乙醇溶液優(yōu)選為甲基硅樹脂的乙醇溶液，其固含量為30～35wt.％，其固含量更優(yōu)選為30wt.％。所述硅氟高分子聚合物的化學通式為：其中n＝4～18，且x:y＝1:1.5～30.5。所述納米二氧化硅為無定形固體狀納米二氧化硅，其平均粒徑不大于12nm。所述全氟碳環(huán)醚溶劑為FF31型全氟碳環(huán)醚混合物溶劑。所述玻璃硅樹脂、氟硅高分子聚合物、納米二氧化硅和全氟碳環(huán)醚溶劑的混合攪拌速度不低于300r/min且攪拌時間不低于15min。所述靜置時間不低于15min。本發(fā)明還公開了一種上述制備方法制備所得的耐磨超疏水自潔涂層。其進一步的技術方案是：該耐磨超疏水自潔涂層的靜態(tài)接觸角不低于156°，且經(jīng)耐磨性測試后該耐磨超疏水自潔涂層的靜態(tài)接觸角不低于151°。本發(fā)明的有益技術效果是：該制備方法將玻璃硅樹脂、氟硅高分子聚合物、納米二氧化硅和全氟碳環(huán)醚溶劑按照質(zhì)量比為1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并攪拌均勻后靜置分層，將靜置后的下層混合物分離出再次攪拌均勻形成的自潔涂料噴涂于潔凈干燥的固體表面進行固化得到耐磨超疏水自潔涂層，該制備方法操作簡便，且制備所得的自潔涂層耐磨性、超疏水性和耐久性優(yōu)異，特別適合制備大面積超疏水表面。具體實施方式為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，下面結合具體實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述，以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所公開的耐磨超疏水自潔涂層的制備方法，包括下述步驟：將玻璃硅樹脂、氟硅高分子聚合物、納米二氧化硅和全氟碳環(huán)醚溶劑按照質(zhì)量比為1:(1～10):(0.05～0.5):(10～100)充分混合并以不低于300r/min的速度攪拌不低于15min至均勻后靜置分層，靜置分層的時間不低于15min，然后分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的固體表面，并將該固體表面置于20℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層。所述玻璃硅樹脂為有機硅樹脂預聚體的乙醇溶液，該有機硅樹脂預聚體的乙醇溶液優(yōu)選為甲基硅樹脂的乙醇溶液，其固含量為30～35wt.％，其固含量更優(yōu)選為30wt.％。其中硅氟高分子聚合物的化學通式為：其中n＝4～18，且x:y＝1:1.5～30.5，該硅氟高分子聚合物是以質(zhì)量比為1:25～50的γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和一種全氟C4～C18烷基丙烯酸酯為共聚單體，以2.5～3倍于所述共聚單體總重量的2-丁酮為溶劑，以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，于75～80℃下保溫反應4h以上，待反應結束回收2-丁酮溶劑后制得的無規(guī)共聚物，其中全氟C4～C18烷基丙烯酸酯為全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯和全氟乙基乙基丙烯酸酯中的一種。該制備方法屬于溶液型自由基共聚方法，因此本發(fā)明中不再贅述。其中納米二氧化硅為無定形固體狀納米二氧化硅，其平均粒徑不大于12nm。其中全氟碳環(huán)醚溶劑為FF31型全氟碳環(huán)醚混合物溶劑。下述具體實施例中所使用的硅氟高分子聚合物是按照下述方法制備所得的：將50g全氟辛基乙基丙烯酸酯與2gγ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷溶于150ml2-丁酮，加入0.2gAIBN，在80℃下保溫反應4小時，反應完成后回收溶劑，得到氟硅高分子共聚物。其他未涉及的各種操作方法和原料均為本領域常規(guī)操作方法和原料，本申請中不再贅述。具體實施例1將1g玻璃硅樹脂、1g氟硅高分子聚合物、0.05g納米二氧化硅和10gFF31全氟碳環(huán)醚混合物溶劑以不低于300r/min的速度攪拌不低于15min進行充分混合，然后靜置不低于15min至分層，然后分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的載玻片表面，并將該載玻片置于20℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層A。其中環(huán)境溫度為為室外常規(guī)溫度。具體實施例2將1g玻璃硅樹脂、2g氟硅高分子聚合物、0.1g納米二氧化硅和20gFF31全氟碳環(huán)醚混合物溶劑以不低于300r/min的速度攪拌不低于15min進行充分混合，然后靜置不低于15min至分層，然后分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的載玻片表面，并將該載玻片表面置于25℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層B。其中環(huán)境溫度為為室外常規(guī)溫度。具體實施例3將1g玻璃硅樹脂、5g氟硅高分子聚合物、0.2g納米二氧化硅和20gFF31全氟碳環(huán)醚混合物溶劑以不低于300r/min的速度攪拌不低于15min進行充分混合，然后靜置不低于15min至分層，然后分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的載玻片表面，并將該載玻片表面置于25℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層C。其中環(huán)境溫度為為室外常規(guī)溫度。具體實施例4將1g玻璃硅樹脂、10g氟硅高分子聚合物、0.5g納米二氧化硅和50gFF31全氟碳環(huán)醚混合物溶劑以不低于300r/min的速度攪拌不低于15min進行充分混合，然后靜置不低于15min至分層，然后分離出靜置后的下層混合物并將該下層混合物再次攪拌均勻形成自潔涂料，將該自潔涂料噴涂于潔凈干燥的載玻片表面，并將該載玻片表面置于20℃以上的環(huán)境溫度中固化4h以上，形成耐磨超疏水自潔涂層D。其中環(huán)境溫度為為室外常規(guī)溫度。將上述具體實施例1-4制備所得的耐磨超疏水自潔涂層A-D進行水接觸角測試及耐磨測試，測試方法如下，且測試結果參見表1所述。靜態(tài)接觸角測試采用上海方瑞儀器有限公司JCY-1型接觸角測量儀。耐磨性測試方法如下：將100#砂紙平鋪固定于水平桌面上，使待測試表面接觸砂紙，另一面上面壓100g砝碼，縱橫向拖動(以砂紙邊緣為界)各200次，得耐磨性測試后表面。表1實施例靜態(tài)接觸角/°耐磨性試驗后靜態(tài)接觸角/°靜態(tài)接觸角變化/°1158.3152.54.82157.8151.36.53156.6151.45.24157.2152.64.6以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3