[发明专利]防火超疏水涂层、超疏水材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防火超疏水涂层，包括超疏水分级结构树脂和镶嵌于超疏水分级结构树脂中的阻热隔气层，所述阻热隔气层为取向一致的致密片状蒙脱土层。本发明还提供一种防火超疏水材料，包括基底材料及位于基底材料表面的防火超疏水涂层。本发明还提供一种防火超疏水材料的制备方法。本发明的防火超疏水涂层与防火超疏水材料具有防火性能与疏水性能均优异的特点。

技术领域

本发明属于多功能涂层材料领域，尤其涉及一种防火疏水材料及其制备方法。

背景技术

高强耐久超疏水涂层，具有防水、防腐、防冰、防尘、自清洁等特性，在电子器件、油水分离、食品包装、装潢装饰等领域表面具有广泛应用。上述大部分应用领域对防火性能具有较高要求。因此，超疏水涂层应设计防火功能，以满足实际需求。

目前，构建防火超疏水涂层的常用方法是将具有防火阻燃性的纳米粒子作为骨架物质引入疏水结构，借助纳米粒子的不燃性或阻燃性，提高超疏水表面的防火性能。超疏水结构分布了大量的孔隙，孔隙捕捉空气形成“空气垫”，避免基底材料被水润湿。据文献报道，当水滴与超疏水表面接触时，其与固体表面接触面积低于10％(与空气的接触面积高达90％)，反应了疏水结构所含纳米粒子量较少，孔隙较多。阻燃纳米粒子的低载量极大程度限制了其阻燃性能的改善效果。因此，防火超疏水涂层构建新策略亟待解探索与开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种防火性能与疏水性能均优异的防火超疏水涂层、超疏水材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种防火超疏水涂层，包括超疏水分级结构树脂和镶嵌于超疏水分级结构树脂中的阻热隔气层，所述阻热隔气层为高度取向一致的致密片状蒙脱土层。上述取向一致是指片状蒙脱土层的排列方向一致。

上述防火超疏水涂层中，优选的，所述超疏水分级结构树脂包括树脂基体及填充于所述树脂基体中的纳米粒子，所述纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、氢氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铁、碳基颗粒和羟基磷灰石纳米线中的一种或多种。纳米粒子主要有两种作用，一种是作为不燃纳米粒子协助阻燃，另一种是作为构建分级超疏水树脂的主要粒子，即提供了纳米级粗糙度。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种防火超疏水材料，包括基底材料及位于基底材料表面的防火超疏水涂层。上述基底材料为常见易燃基底，包括但不限于海绵、木材、纸张、织物、棉花等。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种防火超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将蒙脱土和聚乙烯醇加入水溶液中，超声处理得到分散均一的混合溶液；

(2)将基底材料浸泡于上述混合溶液中后取出，悬挂干燥，重复多次浸泡-干燥步骤得到具有阻热隔气层的基底材料；

(3)将树脂、固化剂溶于低沸点溶剂中，再加入纳米粒子，搅拌均匀得到反应液；

(4)将步骤(2)中得到的具有阻热隔气层的基底材料预先吸入低沸点溶剂(如乙醇、环己烷等，在乙醇溶液中浸泡1-60s)，再将上述具有阻热隔气层的基底材料浸泡于步骤(3)中得到的反应液中，真空加热干燥，即得到防火超疏水材料。

上述制备方法中，真空干燥时，基底材料内部低沸点溶剂受热转换为气体，使得基底材料内部气压大于其外部气压，气体释放并对蒙脱土层具有冲击力，在冲击力作用下，蒙脱土向上移动，反应液流入蒙脱土与基底材料之间的空间，干燥后即得到超疏水分级树脂镶嵌阻热隔气层的防火超疏水材料。并且，由于树脂的高粘附力，防火疏水涂层与基底材料之间具有高强的界面结合力。

上述制备方法中，优选的，所述水溶液中蒙脱土的浓度为0.5-1.2％g/g，所述水溶液中聚乙烯醇的浓度为0.3-1％g/g。