[发明专利]一种环保多功能超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种环保多功能超疏水涂层的制备方法。包括纳米二氧化钛粉体的制备；异氰酸十八酯改性的纳米二氧化钛粉体的制备；硅树脂与改性的纳米二氧化钛粉体混合涂层的制备；将所得的疏水涂料涂覆在基底上，即得超疏水涂层。本发明解决了现有技术制备成本高，制备仪器和过程复杂的问题，通过低表面能材料十八烷基异氰酸酯与二氧化钛表面的羟基反应生成异氰酸酯基及接枝长链之间的氢键的联合作用，使在外界环境中的耐久性大大提高，放置6个月后仍有较好的超疏水性。另外，强酸强碱的侵蚀，油污及有机分子的污染都不会破坏其超疏水特性，该疏水涂层还有较好的力学性能，能经受住外界一定程度的水流冲击以及砂纸磨损。

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种环保多功能超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

超疏水涂层由于其独特的自清洁防污抗菌，以及防污防冰冻等特性，近些年来吸引了广大研究人员的兴趣。低表面能的材料和层级粗糙度两个因素对超疏水涂层来说不可或缺，其中对金属或者无机氧化物纳米颗粒进行改性就是一种比较常见的简便的超疏水材料制备方法。对于没有光催化活性的无机纳米颗粒，油污或者有机溶剂会渗入疏水表面，使得所制备得到的超疏水涂层在受到油污的污染后失去自清洁能力，而含氟物虽然可以达到疏油的效果，但随着人们环保意识的增强，含氟物质终将被逐渐取代。

另外一种就是对于具有光催化活性的金属氧化物的改性，二氧化钛就是比较突出的一种金属氧化物，由于其独特的光催化性能，油污接触疏水表面，在光照条件下就很容易被降解，从而又可以恢复超疏水性能。然而，太强的光催化作用往往又会降解表面改性用到的低表面能材料，使得疏水性逐渐降低，从而大大降低了超疏水涂层的使用寿命。另外，能否经受恶劣环境的考验，如酸碱，雨水冲击，磨损等也是这个领域目前所面临的瓶颈。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以涂覆在各种基底上，环保且多功能的超疏水涂料及其制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种环保多功能超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)纳米二氧化钛粉体的制备：将无水钛酸四丁酯在零度条件下滴加到无水乙醇中，搅拌一段时间后，将所得混合液加入到苯甲醇中，在80℃～90℃搅拌并反应，所得的产物用无水乙醚冲洗，离心分离，干燥即得到纳米二氧化钛粉体；

2)异氰酸十八酯改性的纳米二氧化钛粉体的制备：将步骤1所得纳米二氧化钛粉体加入到三乙胺中，在50℃～60℃条件下超声分散一段时间，加入催化剂，缓慢滴加异氰酸十八酯，升高温度到80℃～90℃，在搅拌并反应，所得产物用有机溶剂冲洗抽滤，真空干燥即得到异氰酸十八酯接枝改性的纳米二氧化钛粉体；

3)硅树脂与改性的纳米二氧化钛粉体混合涂层的制备：步骤2所得接枝改性的纳米二氧化钛粉体与硅树脂分散于二甲苯中，在50℃～60℃下超声分散得到前驱体溶液A；硅树脂固化剂溶于二甲苯中形成前驱体溶液B，将前驱体A与B混合即得疏水涂料；

4)将所得的疏水涂料涂覆在基底上，即得超疏水涂层。

按上述方案，步骤1中钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1:3～1:5。

按上述方案，步骤1所得纳米二氧化钛粉体粒径在20～30纳米。

按上述方案，步骤2中异氰酸十八酯与纳米二氧化钛粉体的质量比为4:1～6:1。

按上述方案，步骤2催化剂为二月桂酸二丁基锡。

按上述方案，步骤3中最终涂料中硅树脂与硅树脂固化剂质量比为10:1。

按上述方案，步骤3中接枝改性的纳米二氧化钛粉体的质量分数为10％到15％。

按上述方案，所述硅树脂为Sylgard186型树脂。