[发明专利]一种胶黏剂复合耐磨超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种胶黏剂复合耐磨超疏水涂层及其制备方法，将胶黏剂涂在刚性基底上，再压入纳米二氧化硅，得到胶黏剂复合耐磨超疏水涂层，刚性基底为玻璃；胶黏剂为硅橡胶、水性漆、水性不干胶、502胶水、环氧树脂AB胶中的一种或几种。现有技术普遍存在环境污染、工艺复杂、成本高昂等问题，无法实现大规模制备，大多只能局限在实验室理想的研究环境下。本发明以HMDS为改性剂，无氟制备超疏水SiO₂粒子，引入胶黏剂为辅助涂层，制备出高机械强度的复合超疏水涂层，并对胶黏剂、制备工艺及耐磨性增强机理进行了分析研究。

技术领域

本发明属于疏水材料的制备，具体涉及一种胶黏剂复合耐磨超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

判断润湿过程能否自发进行需要固体和固-液界面的表面自由能，三种润湿类型只有在体系自由能变化为负值时才会自发发生，其中沾湿最为容易，浸湿次之，铺展最难发生。观察液体在固体表面的形状也可评价固体的润湿性能，易于润湿的表面液体往往能够彻底铺展，难以润湿的表面液体只有部分铺展成半球状甚至类球状。为了准确表示固体表面的润湿程度，人们引入接触角和滚动角作为润湿性评价参数。

对于超疏水的研究此前一直集中在疏水机理和制备方法上，随着研究的日益深入，制备超疏水表面的技术已经逐渐成熟，近年来，学者们开始更加关注超疏水表面的具体应用和特定性能。超疏水表面的制备主要是通过控制表面的微观结构和表面自由能来实现，不同的材料、不同的微观结构可以使超疏水表面具有更多的功能特征。目前，超疏水表面的主要应用研究包括：油水分离、防霜抗冻、金属防腐、水汽收集等，其他如节能减阻、防污防尘、木材防霉及防生物粘附等也常见报道。在超疏水材料的诸多应用领域中，提升疏水表面的透明度和耐久性最为关键。如何用更为简单安全高效的方法制备出性能优异，能够工业化生产的超疏水表面产生实际的效益是当下研究的重点、难点。

透明超疏水表面应用当前面临的最大障碍是膜层的机械强度问题，特别是通过纳米粒子组装形成的粗糙结构与基底附着力差，容易受到外力磨损的破坏而失去疏水性，透明度和耐磨性存在着难以调和的矛盾，提升透明超疏水表面的耐磨性是超疏水领域的巨大挑战。超疏水表面的应用领域决定了超疏水材料将长期暴露于较为恶劣的自然环境，已报导的制备方法大多不能制备出长效超疏水表面，延长疏水层的使用寿命需要重点克服疏水层的化学稳定性、热稳定性、耐腐蚀性、抗紫外辐射特别是机械稳定性问题。提升疏水层的耐磨损性能将极大促进超疏水应用领域的发展。

发明内容

现有技术制备出性能远超自然界动植物的超疏水表面已经基本实现，然而，要想真正实现超疏水材料的工业化生产还有较长的距离需要跨越，因为这些方法普遍存在环境污染、工艺复杂、成本高昂等问题，无法实现大规模制备，大多只能局限在实验室理想的研究环境下。本发明以HMDS为改性剂，无氟制备超疏水SiO₂粒子，引入胶黏剂为辅助涂层，制备出高机械强度的复合超疏水涂层，并对胶黏剂、制备工艺及耐磨性增强机理进行了分析研究。相比微纳分级结构和自修复材料，胶黏剂强力的粘接作用可以将疏水纳米粒子与基底牢固地附着在一起从而提升涂层的耐磨性，此方法不但操作简单，而且成本低廉、适用性强。

本发明采用如下技术方案：

一种胶黏剂复合耐磨超疏水涂层，包括刚性基底、胶黏剂以及纳米二氧化硅，其中，胶黏剂位于刚性基底表面，纳米二氧化硅位于胶黏剂中。

本发明公开了上述胶黏剂复合耐磨超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤，将胶黏剂涂在刚性基底上，再压入纳米二氧化硅，得到胶黏剂复合耐磨超疏水涂层。

本发明中，刚性基底为玻璃；胶黏剂为硅橡胶、水性漆、水性不干胶、502胶水、环氧树脂AB胶中的一种或几种。

本发明中，以正硅酸四乙酯、氨水、六甲基二硅胺烷为原料，制备纳米二氧化硅；具体的，先以正硅酸四乙酯、氨水、六甲基二硅胺烷为原料，制备溶胶，再经过干燥研磨，得到纳米二氧化硅。

本发明中，胶黏剂复合耐磨超疏水涂层位于刚性基底上，与刚性基底组成超疏水耐磨材料。