[发明专利]一种包含微纳米疏水材料的乳液及其制备方法与应用

说明书

本发明属于涂层领域，具体涉及一种包含微纳米疏水材料的乳液及其制备方法与应用。该乳液是一种包括疏水粒子、多功能聚合物、水和选择性溶剂的水分散复合体系，体系中各组分按如下的质量百分比例混合：疏水粒子0.1～50％、多功能聚合物0.2～40％、选择性溶剂0～50％、水0～98％。所述的包含微纳米疏水材料的乳液可用于制备超疏水涂层。形成的涂层具有优良的超疏水性能，良好的柔韧性。所述的包含微纳米疏水材料的乳液可分散亲水颜料又可分散疏水染料，制备多种颜色的疏水涂层；具有环保和性价比优势，原料来源广泛，具有较强的实用和经济价值，有效解决了涂层的安全和性价比问题。

技术领域

本发明属于涂层领域，具体涉及一种包含微纳米疏水材料的乳液及其制备方法与应用。

背景技术

水滴在超疏水表面具有高于150°的接触角和低于10°的滚动角。超疏水性能依赖于低表面能化合物覆盖的具有微纳米粗糙度的表面结构。尽管超疏水材料在诸多领域显示出了很好的应用前景，由于制备过程的繁琐以及含氟低表面能组分及溶剂的高价格和毒性，目前仍很少见到这类功能材料的实际应用。在超双疏材料的制备方法中，涂层方法是一种经济高效、适用于不同基材并满足大规模工业化生产工艺要求的较为理想的一种方法。

涂层制备工作中选用的基材可分为粗糙和平整两类基材。粗糙基材指像纺织品和纸张等由微米级纤维组成的材料，这些粗糙表面可直接通过低表面能修饰来实现超疏水或超疏油性能。然而，像金属、玻璃或聚合物这些平整的基材，则需要特定表面微纳米粗糙度的构筑进而实现超疏水性能。对平整表面刻蚀或将聚合物熔融纺丝等方法可用来构筑微纳米粗糙度表面，更简单易行的方法是对含有纳米粒子组份并可形成粗糙涂层的复合体系进行结构和组成设计，相关工作和体系可以实现一步法制备超疏水粗糙涂层。

尽管用水分散体系制备超疏水材料似乎是矛盾的，已有研究表明溶剂分散体系和水分散的粒子体系都可在平整表面制备超疏水涂层。疏水粒子包括氟改性SiO₂、TiO₂、ZnO、碳纳米管等，这些疏水组份的分散常依赖于三氟甲苯，N,N-二甲基乙酰胺，四氢呋喃等溶剂。虽然报道的水分散体系仍含有部分溶剂，但这些涂层体系可由水来稀释分散，有效降低了体系价格和危险性，在放大和工业化过程中具有实际意义。已报道的水分散体系均使用改性石墨烯片，亲水SiO₂等可水分散粒子。值得注意的是，大量的疏水纳米材料有潜力可应用于水性体系制备超疏水材料，但是一些疏水材料很难进行亲水改性。

前期工作中，我们在粗糙表面制备过超疏水涂层，并在平整表面制备过防污涂层。本工作报道基于乳液体系的全新设计。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明创新性的将疏水粒子引入到水分散体系中，得到一种包含微纳米疏水材料的乳液。该乳液是一种包括疏水粒子、多功能聚合物、水和选择性溶剂的水分散复合体系，具有环保和性价比优势，原料来源广泛，具有较强的实用和经济价值，有效解决了涂层的安全和性价比问题。

本发明的另一目的在于提供上述包含微纳米疏水材料的乳液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述包含微纳米疏水材料的乳液的应用。本发明所述的包含微纳米疏水材料的乳液可用于制备超疏水涂层。形成的涂层具有优良的超疏水性能，良好的柔韧性，并可借助于亲水或疏水染料制备成不同的颜色。此外涂层适用于金属、玻璃、木器等多种基材。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种包含微纳米疏水材料的乳液，该乳液是一种包括疏水粒子、多功能聚合物、水和选择性溶剂等组分的水分散复合体系，体系中各组分按如下的质量百分比例混合：

优选的，所述包含微纳米疏水材料的乳液按质量百分比计包括如下组分：

更优选的，所述包含微纳米疏水材料的乳液按质量百分比计包括如下组分：