[发明专利]一种双组份含氟疏水涂料及其制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种含氟疏水涂料及其制备方法，将含氟聚丙烯酸酯与有机纳米粒子结合，形成全有机超疏水涂料。该涂料按质量百分比计，包括以下组分：A组分为含氟丙烯酸树脂5‑50％，有机纳米或微米材料50‑75％，含氟醇0.1‑2％，溶剂5‑20％；B组分为固化剂。由A组分和B组分按照一定质量比混合制成。本涂料可涂覆于各种基底上，经固化后生成超疏水涂层，使基底具有超疏水性。

技术领域

本发明涉及疏水涂料技术领域，尤其涉及一种双组份含氟全有机超疏水涂料及其制备和使用方法。

背景技术

超疏水性是一种特殊的润湿性，一般指水滴在固体表面呈球状，接触角大于150度，滚动角小于10度。具有超疏水性质的表面，材料表面能越低，疏水性越好，且当低表面能材料具有微观粗糙结构时，水滴与材料之间会形成一层空气膜，阻碍水对材料表面的润湿，从而形成超疏水状态，产生“滴水不沾”的效果。这种超疏水性质使得超疏水材料具有防水、防腐蚀、防附着、防冰等优异的性质，广泛应用于自清洁、防水和油水分离等领域。

一般来说，超疏水性表面可以通过两种方法来制备：一种是在疏水材料表面(低表面能)上构建粗糙的微米-纳米结构；另一种是对粗糙表面上修饰低表面能的物质。然而，制备超疏水表面的工艺主要有溶胶凝胶法、气相沉积法、刻蚀法、模板法、阳极氧化法等。大部分超疏水材料不仅制备工艺复杂，而且材料表面的微结构极易被破坏，使超疏水性在使用过程中难以保持。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氟丙烯酸聚氨酯类双组分超疏水涂料，可以通过常规的涂料施工方法，如喷涂、滚涂、刷涂等，获得超疏水表面。丙烯酸类聚氨酯有着良好的耐候性、耐老化性、耐磨性、韧性、硬度等涂料性质。通过引入含氟单元，利用氟原子效应，一方面极大地降低涂料中树脂的表面能，另一方面提高涂料的耐候性、耐老化性。同时配方中引入含氟醇单元，可以进一步提升涂料的疏水性，可使涂料整体由高疏水(水接触角<150°)提升到超疏水(水接触角>150°)。同时通过引入有机纳米粒子，构筑具有“荷叶效应”的微纳结构，形成全有机超疏水涂料。其中，含氟聚丙烯酸树脂为涂料提供基本的疏水性，以及形成纳米粒子构筑微观形貌的基底；有机纳米粒子形成微纳复合结构，具有微观的结构孔洞和沟槽形貌，提供超疏水的性质。有机纳米粒子与有机含氟树脂形成的全有机超疏水涂料，具有有机材料的良好的韧性，以及有机材料间的良好结合力，能够使涂料形成的微纳结构保持较长寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下方案：

(1)一种双组份含氟疏水涂料，包括由A组分和B组分。A组分为含氟丙烯酸树脂5-50％，有机纳米或微米材料50-75％，含氟醇0.1-2％，溶剂5-20％；B组分为固化剂。

(2)根据(1)所述的疏水涂料，A组分的制备方法包括以下步骤：

①将丙烯酸酯类单体、含氟丙烯酸酯类单体、功能单体、引发剂、溶剂加入到反应容器中，往反应容器中充入氮气或氩气等惰性保护气体，在40～150℃温度下搅拌反应1～72h；

②将有机纳米粒子和溶剂加入到反应器中，在一定搅拌速度下分散，然后超声处理；

③将②中的经处理的有机纳米粒子，加入①中并加入含氟醇，搅拌均匀，在10～150℃温度下处理0.1～48h，得到组分A。

(3)根据(1)或(2)所述的疏水涂料，所述B组分由含异氰酸酯基团的化合物溶解于溶剂中所得，浓度为1％～100％。

(4)根据(1)-(3)任一项所述的疏水涂料，所述A组分与B组分的质量混合比例范围为50:1～1:10，例如50:1，40:1，20:1，10:1，5:1，2:1，1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9，1:10。