[发明专利]一种水性透明超疏水涂料及其制备方法

说明书

一种水性透明超疏水涂料及其制备方法，该制备方法首先在反应釜中加入去离子水并调节pH值，随后水浴加热搅拌下加入水性硅溶胶，再将SiO₂微米复合粉体加入，并加入正硅酸四乙酯、烷基硅氧烷和水性有机硅或硅改性树脂，经机械搅拌一定时间后即可获得水性超疏水涂料。该涂料在制备和使用过程中不涉及任何含氟物质，且溶剂为水，绿色环保，无毒无害。在自清洁、防腐防霉、抗凝露、抗结冰、油水分离等方面有着广泛的应用。

技术领域

本发明属于疏水涂层领域，涉及一种水性透明超疏水涂料及其制备方法。

技术背景

超疏水表面（接触角>150°，滚动角小于10°）由于在自清洁、抗结冰、防腐等方面的巨大应用，受到了全世界学者的广泛关注。目前来说，制备超疏水表面主要是通过在材料表面构建粗糙结构并对其进行低表面能物质修饰，或直接在低表面能材料表面构建粗糙结构。在制备超疏水表面的过程中，常常会用到含氟物质，如含氟硅氧烷、含氟聚合物。这些物质对人体、对自然环境有着不可逆转的伤害。氟化物对人体的伤害主要使骨骼受害，严重的会使骨骼疏散或变形，其次会使牙齿脆弱。对环境主要是会破坏臭氧层。因此，因此如何减少含氟化合物的使用，成了国内外学者所关注的问题。并且在超疏水涂料的制备过程中，往往会用到许多的有机溶剂，这些有机溶剂易挥发、易燃并且对人体有害，对环境也有着很大的污染。并且也不利于运输。使得这些涂料的成本上升。因此，如何减少甚至是完全杜绝有机溶剂的使用，成为了研究人员所关注的问题。

发明内容

解决的技术问题：为了拓展纳米超疏水涂层的应用范围，本发明提供一种水性透明超疏水涂料及其制备方法。该技术工艺简单、易操作，适合大规模制备生产。

技术方案：水性透明超疏水涂料的制备方法，制备步骤为：（1）按重量份，在装有回流装置的反应釜中，加入60-100份去离子水，用2-6份氨水调节pH至9-10得碱性水溶液，或者用2-6份醋酸调节pH至2-4得酸性水溶液；（2）水浴加热至20-65℃，转速50-200rpm条件下，在碱性水溶液中加入1-2份pH值为2-4的水性酸性硅溶胶，或在酸性水溶液中加入1-2份pH值9-10的水性碱性硅溶胶；（3）将0.1-0.5份粒径0.5-10μm的微粉加入反应釜，随后调节转速至500-2000rpm，搅拌30min；（4）转速降至50-200rpm，在上步所得硅溶胶和微粉的混合水溶液中，加入0.3-0.9份正硅酸乙酯和0.3-0.9份碳链长度1-12的烷基硅氧烷，在转速500-2000rpm条件下加热搅拌6-24h，即可获得水性透明超疏水涂料。

优选的，加入正硅酸乙酯和烷基硅氧烷后，再加入不超过1份的水性有机硅或硅改性树脂。

上述微粉是二氧化硅、滑石粉、粉煤灰、钛白粉、重钙中的至少一种。

上述烷基硅氧烷的端基为甲氧基、乙氧基或氯原子。

上述硅改性树脂为硅改性丙烯酸树脂、硅改性聚氨酯、硅改性环氧树脂中的任一种。

上述制备方法制得的水性透明超疏水涂料。

上述涂料中水含量为50wt.%~99 wt.%，通过喷涂、浸涂、刷涂或辊涂方法成膜，室温或30-80℃条件中干燥固化10min-2h即可在基体表面获得接触角大于160°、滚动角小于5°的超疏水涂层。

上述基体为金属、玻璃、陶瓷、水泥基材料、木材或织物。

有益效果：（1）可选用水性硅溶胶、正硅酸四乙酯、烷基硅氧烷等常规原料，制备水性超疏水涂料，不使用粉尘物料，也无含氟物质，显著提高了涂料的环保性，降低了成本。

（2）本发明提出的方法制备的水性涂料不燃、VOC低，便于生产、储存、运输和施工作业，具有很好的应用前景。