[发明专利]一种超疏水颜料、涂料、涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种超疏水颜料、涂料、涂层及其制备方法，涉及新材料领域。该超疏水颜料的制备方法：将过渡金属盐、碱化合物、十二烷基苯磺酸和水进行混合，得到混合液，其中，过渡金属盐为氯化铁和/或氯化镍；混合液在60～90℃下反应6～16小时，得到固体产物；对固体产物进行清洗、干燥，得到超疏水颜料。本发明采用常压一锅法，条件温和，制备过程安全可靠，能源消耗量比较低；以水作为溶剂，对自然环境没有任何污染，避免了使用挥发性有机溶剂对环境及人体造成的危害。本发明提供的制备方法无氟化物，无有机溶剂，无后续改性处理，方法简单易行、安全、环保，且原料价格低廉，生产成本较低，能够进行大规模生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种超疏水颜料、涂料、涂层及其制备方法。

背景技术

受自然界荷叶效应的启发，人们对超疏水表面产生了广泛的关注，目前已经可以通过多种方式来制备超疏水表面。由于超疏水表面所具有的独特性能，其在自清洁、防污、防冰、油水分离、液体传输等领域具有广阔的应用前景。随着人们对超疏水领域的不断探索，如何通过简单、环保、低廉的方式制备多彩超疏水材料成为了众多研究者的研究对象。

目前多彩超疏水表面主要通过两种方式制备。第一种是制备结构多彩超疏水表面，主要是通过材料表面亚微米级结构与可见光范围内的光相互作用来构造出颜色丰富的多彩表面。这种方法控制难度较高，工艺复杂，表面色彩稳定性较差。第二种方式是基于常规有机或者无机颜料的化学特性来构造多彩超疏水表面。例如，2016年有科研人员用有机染料对坡缕石进行染色，用长链硅烷进行改性，制备了多彩超疏水涂层(Journal ofMaterials Chemistry A，2016，4，901-907|901)，但是该制备方法使用了有机颜料。与有机合成染料相比，无机颜料具有较高的耐候性、色彩稳定多样、遮蔽性强，环境友好，然而无机颜料其自身的亲水性，使其在一些复杂环境中仍旧容易褪色变质，严重影响了其实际应用。因此将无机颜料与超疏水性能进行结合将极大地改善无机颜料的耐候性。为此，2018年有科研人员用长链硅烷对铝酸钴高岭土杂化的无机颜料的进行改性，制备了超疏水颜料(Applied Clay Science 160(2018)153-161)。但是上述制备方法涉及到对颜料的后续改性处理，制备过程复杂，并且该方法使用了VOC溶剂，对自然环境有很大的危害。此外，也有研究团队通过水热、后改性、混料等工艺制备了多色超疏水颜料(Chemical EngineeringJournal 384(2020)12329)，但相关制备方法比较复杂，过程繁琐，制备过程仍旧存在一定的安全及难以放大生产问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中超疏水颜料制备方法复杂、制备过程不安全的缺陷，从而提供一种新的超疏水颜料、涂料、涂层及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种超疏水颜料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将过渡金属盐、碱化合物、十二烷基苯磺酸和水进行混合，得到混合液，其中，所述过渡金属盐为氯化铁和/或氯化镍；

(2)所述混合液在60～90℃下反应6～16小时，过滤，得到固体产物；

(3)对所述固体产物进行清洗、干燥，得到所述超疏水颜料。

进一步地，所述混合液中，氯化铁与的氯化镍的摩尔比为0～1∶0～1，氯化铁和氯化镍的摩尔浓度之和为0.1～1.0mmol/L；碱化合物的摩尔浓度为氯化铁和氯化镍摩尔浓度之和的1～5倍；十二烷基苯磺酸的摩尔浓度为氯化铁和氯化镍摩尔浓度之和的0.007～0.03倍。

进一步地，所述混合液中，氯化铁和氯化镍的摩尔浓度之和为0.3～1.0mmol/L；碱化合物的摩尔浓度为0.3～1.0mmol/L；十二烷基苯磺酸的摩尔浓度为0.003～0.010mmol/L。