[发明专利]一种超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水涂层的制备方法，以成本低廉的地质聚合物（也称碱性胶凝材料）为基底，经固化、刷涂PMHS、110~130℃温度下密封养护，在表面原位生长致密硅酮纳米纤维，成功实现对原有基材表面的超疏水改性。本发明的制备过程实现了真正意义上的零VOC排放，具有工艺简单、高效无毒、重复性好的优点，对超疏水涂层的规模化制备具有重要的意义。

技术领域

本发明属于超疏水表面改性制备技术领域，尤其是一种超疏水涂层的制备方法。

背景技术

超疏水现象是指水滴的静态接触角大于150度，接触角滞后和滚动角小于5~10度的情况。这一现象的产生与界面上的微纳多级粗糙结构和低表面自由能的共同作用有关。由于水滴对这类材料表面的粘附极低，呈现出近似完美的球状结构，即使是轻微的倾斜也足以使水滴滚落。因此超疏水涂层在自清洁、金属防腐、防雾、防结冰、减阻、油水分离等领域均具备广阔的应用价值。

近年来，全水性涂料因相较于传统溶剂型涂料在安全、环保、健康等方面的不可替代性，越来越受到人们的青睐，基于各国对环境保护的要求，纯水性功能涂料逐步替代原有溶剂型涂料的市场已成为发展的必然趋势，但由于低表面能物质与水介质的不相容性，实现全水性超疏水涂层的构建始终是极具挑战性的。

在现存为数不多的水性超疏水涂层制备工艺的报道中，大多都是围绕共混法的思想展开，意在创造条件使低表面能物质在水相介质中均匀稳定的分散；但这些方法中普遍存在着对原材料要求高、成本高、工艺流程多而耗时、原料准备或成膜的过程中仍旧需要引入或多或少的有机溶剂等不足。因此实现工艺简单高效，经济环保的超疏水涂层制备方法将具有重要的现实意义。

发明内容

针对于以上需求及局限性，本发明提出了一种超疏水涂层的制备方法，用以高效制备全水性超疏水涂层，本发明的制备过程实现了真正意义上的零VOC排放，具有原材料成本低、工艺简单、高效无毒、重复性好的优点，对超疏水涂层的规模化制备具有重要的现实意义。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1. 基底地质聚合物涂层的制备：

将地质聚合物前驱体粉体、液态水玻璃和石英砂混合，加入水，调节液固比至20~35%，搅拌，制备得到地质聚合物浆料；随后在基材表面上均匀地涂抹地质聚合物浆料，涂抹用量为0.15~0.3g/cm²基材，涂抹完成后固化成型，得基底地质聚合物涂层；

S2. 表面超疏水改性：

在基底地质聚合物涂层表面刷涂PMHS，PMHS的用量为0.004~0.009 g/cm²基材，随后立即放入密封容器中，置于110~130℃的温度下养护，养护完成后即得超疏水涂层。

优选的，所述步骤S1中，水玻璃的模数为1.0~2.0M。

优选的，所述步骤S1中，地质聚合物前驱体粉体、液态水玻璃和石英砂的质量比为1: 0.8~1.2:7~10。

优选的，所述步骤S1中，固化成型的步骤为：在50~70℃的温度下烘干固化20~60min；

优选的，所述步骤S1中，所述地质聚合物前驱体粉体为偏高岭土、矿渣和粉煤灰中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述步骤S2中，PMHS的用量为0048 g/cm²基材。

优选的，所述步骤S2中，当在基底地质聚合物涂层表面刷涂PMHS时，养护温度为1h以上上。

优选的，所述石英砂的平均粒径为70~80μm。

优选的，所述PMHS为氢含量1.6%的高含氢硅油。