[发明专利]一种多维度复合疏水涂层及制备方法

说明书

一种多维度复合疏水涂层及制备方法，涂层成分为：聚四氟乙烯10‑30%、水性环氧树脂20‑40%、复合无机纳米粒子1‑10%、助剂0.5‑2%、添加剂2‑10%、余量水；涂层制备方法的步骤包含：(1)制备多维度复合涂料；(2)过滤；(3)多维度复合涂料在使用前，须在25‑50℃下保温0.2‑1.5h，然后采用涂刷、或辊涂、或喷涂于基材；（4）涂层后续热处理。该涂层施工简单，其后续热处理温度低，疏水性能好。

技术领域

本发明涉及到涂层制备技术领域，尤其涉及一种多维度复合疏水涂层及制备方法。

背景技术

人们通常认为水与涂层的静态接触角达90°之上可认为它是疏水的涂层，当水与涂层的静态接触角达150°之上认为是超疏水的涂层。人工超疏水涂层对长期暴露在户外的固体有着自清洁、抗腐蚀，水中运动的固体减阻，雾中固体防雾等作用。目前超疏水涂层制备的方法主要有：刻蚀法、气相沉积法、层层自组装法、模板法、溶胶凝胶法等。

涂层的超疏水性能与材料的润湿性有关，材料的表面润湿性能取决于材料的表面化学和表面形貌，因此控制材料的表面化学和表面形貌能有效的控制材料表面的润湿性能。当材料表面具有很低的表面自由能，材料即可表现出疏水性；同时材料表面的微观结构相对比较粗糙，也有利于使其表面对空气的包裹，形成固气复合表面，同样也可以降低其表面的自由能，产生较好的疏水效果。因此，通过改变涂层表面的结构和化学组成成分，降低涂层的表面能，使其成为超疏水表面(接触角＞150°)，已成为制备超疏水涂层的有效途径。

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能，以及优异的高低温稳定性和化学稳定性，被称为塑料之王。PTFE还具有低表面能，疏水性也是PTFE材料的重要性质，但是，光滑PTFE平面的水接触角在98到112°之间，疏水性能并不佳。为此，许多研究人员展开了提高PTFE疏水性能的相关研究。中国专利201510677241.4公布了一种采用超临界法制备的超疏水涂层，其水滴与表面接触角为150°-165°。专利201410163139.8则通过控制含成纤载体的PTFE前驱膜的后处理烧结条件，通过程序控温的方法精密控制烧结条件以得到纤维形态保持完好并具有串珠状结构的超细纤维网状膜，具有超疏水性能。

上述针对PTFE疏水性能的改进方法大多是从表面结构进行，但对材料体系的耐温性能有较高要求，涂层需要在300℃以上的温度进行热处理，且制备工艺复杂、生产周期长、成本高，不利于大面积涂层以及无热处理条件的施工，限制了PTFE作为超疏水涂层的工业化生产与应用。

发明内容

本发明针对以上的不足，提供一种多维度复合疏水涂层及制备方法。

首先，本发明提出一种技术方案：一种多维度复合疏水涂料的成分为：聚四氟乙烯10-30%、水性环氧树脂20-40%、复合无机纳米粒子1-10%、助剂0.5-2%、添加剂2-10%、余量水；复合无机粒子制备方法采用溶胶-凝胶法制备的纳米二氧化硅或碳化硅包覆石墨烯或石墨；

所述助剂为硅烷偶联剂或十七氟癸基三甲氧基硅烷；

所述添加剂包含分散剂、消泡剂、触变剂、颜料。

其次，本发明提供制备方法的技术方案，其步骤包含：

(1) 制备多维度复合涂料：将聚四氟乙烯、水性环氧树脂、复合无机纳米粒子、助剂、添加剂、水分批加入，经强力搅拌、或超声震荡得到改性多维度复合涂料；

进一步，所述复合无机粒子和固体添加剂的加入以飘散形式加入，即复合无机粒子采用筛子筛分、或以压缩气体为分散剂从喷嘴喷出的形式加入；

(2) 过滤：经搅拌后的多维度复合涂料，静置不少于10 h，然后用纱布或筛子过滤涂料；

(3) 多维度复合疏水涂层制备：多维度复合涂料在使用前，须在25-50 ℃下保温0.2-1.5h，然后采用涂刷、或辊涂、或喷涂于基材；

（4）涂层后续热处理：预固化完全后，将多维度复合疏水涂层在60-150 ℃条件下、保温10- 60 min。