[发明专利]一种疏水涂层材料及疏水涂层

说明书

本发明提供一种疏水涂层材料及疏水涂层，疏水涂层材料的原料组成包括：醇类溶剂75‑99％，硅酸烷基酯0.2‑10％，水0.01‑5％，还包括硅烷偶联剂和无机酸；硅酸烷基酯与硅烷偶联剂的摩尔比为：(1‑200)：1；无机酸的含量能使醇类溶剂与水的混合物的pH为2‑4；以原料总质量计，各组成含量之和满足100％；醇类溶剂选自无水乙醇或无水异丙醇，无机酸选自盐酸或硝酸，硅烷偶联剂的化学式满足R1‑Si‑(OR2)_(3‑x)‑(CH3)_x，R1为C1‑C18的烷基或氟代烷基，R2为C1‑C3的烷基，x＝0‑2。本发明提供的疏水涂层，在具备足够疏水性能的同时，还具有较高的涂层硬度和较小的滚动角。

技术领域

本发明涉及一种疏水涂层材料及疏水涂层，属于疏水材料技术领域。

背景技术

疏水涂层在众多场合都有重要应用，例如各种疏水聚合物涂料(防水油漆)，通过涂刷在欲保护的基材表面，即形成疏水涂层。为提高疏水性而对于疏水材料的研究非常广泛，主要是通过考察所形成涂层的水接触角评价其疏水性，即，追求接触角尽可能大。在提供疏水性能的基础上，使涂装后的基板还具有优异的自洁、透光性，则是对疏水表面的性质和应用功能研究的更高境界。

疏水涂层在具有大接触角的同时具有尽可能小的对水滚动角，被认为是实现自洁的重要条件。例如，通过对原料选择和制备工艺的改进，提供接触角大于150°，对水滚动角则低至5°(或更低)的超疏水涂层材料，不断有相应的研究报告。超疏水表面需要提供一个微纳米级结构的表面粗糙度来实现(所谓“荷叶效应”)，是材料研究领域的共识，所以，超疏水涂层材料的制备中选择的原料包括硅酸烷基酯和硅烷偶联剂，它们共同形成的水解和交联体系经反应提供由氧化硅和含有疏水基团的水解产物交错杂化形成的涂层结构，但是，作为一种大空隙占比的结构，这样的超疏水涂层往往不能满足高硬度和高耐磨性的要求，并且超疏水涂层的微纳米复合结构，进一步降低了其对可见光的透过率，从而限制了其应用环境的扩展，也是目前在材料领域中对疏水涂层材料研究如何兼顾自身性能(例如硬度、透光)与应用功能(例如自洁、耐污)，且易于产业化，需要解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于提供一种疏水涂层材料及其制备方法，利用该疏水涂层材料在基板上涂装形成的疏水涂层在具有足够疏水性能和涂层硬度的同时，具有相比于目前疏水涂层更小的水滚动角，能满足更多应用要求。

本发明还提供了一种疏水涂层及其制备方法，利用上述疏水涂层材料，制备工艺简单，涂装过程不需引入额外组分，且适用于更宽泛的涂层制备(涂装)操作手段，制备得到的疏水涂层具有较高的硬度、较高的透明度和较小的滚动角。

本发明提供一种疏水涂层材料，其原料组成包括：醇类溶剂75-99％，硅酸烷基酯0.2-10％，水0.01-5％，还包括硅烷偶联剂和无机酸；硅酸烷基酯与硅烷偶联剂的摩尔比为：(1-200)：1；无机酸的含量能使醇类溶剂与水的混合物的pH为2-4；以原料总质量计，各组成含量之和满足100％；

醇类溶剂选自无水乙醇或无水异丙醇，无机酸选自盐酸或硝酸，硅烷偶联剂的化学式满足R1-Si-(OR2)_(3-x)-(CH3)_x，式中R1为C1-C18的烷基或氟代烷基，R2为C1-C3的烷基，x＝0-2。

本发明提供的疏水涂层材料，通过对原料的选择和组合，可以作为一种涂层剂供涂装于基板表面，从而提供一种具有良好的疏水性和表面硬度、且较高透明度和较小滚动角的疏水涂层。

本发明的疏水涂层材料可以是通过包括以下制备过程的方法得到：

将无机酸、水加入醇类溶剂中，成为pH值为2-4的基料液；

维持搅拌下向所述基料液中滴加硅酸烷基酯，并保持40-50℃温度下继续搅拌，直至确定料液刮涂于玻璃基板上无回缩现象时，滴加硅烷偶联剂；