[发明专利]一种耐久性良好的水性超双疏涂料

说明书

本发明公开了一种耐久性良好的水性超双疏涂料，由如下质量份数的组分组成：50～100份水、1～5份硅溶胶、0.1～0.5份表面活性剂、0.5～1份溶胶‑凝胶粘合剂，0.5～1份氨水、2～10份烷基硅氧烷以及1～2份有机树脂。本发明涂料形成的水性超双疏涂层水滴静态接触角大于160°，滚动角小于5°；表面张力大于26mN/m的油滴或液滴的静态接触角大于150°，滚动角小于10°；同时水性超双疏涂层还具有良好的耐久性，可抵抗100g摩擦试验机磨损250次，可耐200℃高温，并能够在酸碱盐溶液中耐泡7天，在湿度大于90％的潮湿环境中放置12h后仍然具有超双疏性。

技术领域

本发明涉及一种耐久性良好的水性超双疏涂料。

背景技术

同时具备超疏水性和超疏油性的超双疏表面因其适用性高、应用前景好备受关注。研究者们通常会使用有机物作为溶剂，但是在固化成型过程中，有机溶剂挥发会造成大量VOC气体(有机化合物)排放，污染环境，于是水性体系受到更多青睐。以水作溶剂是一种较为环保、经济的方案，为了提升获得优异的疏水性和疏油性，通常可以使用长链含氟物质，但其与水的相容性非常差，无法在水基环境中实现均匀分散；除此之外，还可以构建微纳级的粗糙结构以实现超双疏性，但这种结构通常比较脆弱，易被破坏。在现有的水性树脂体系中，机械性能较差和耐久性差是一个常见的问题，在使用的过程中，大量的摩擦以及恶劣的使用环境可能会破坏微纳结构，或者导致涂层表面的低表面能物质流失，最终使得表面疏水疏油性下降，涂层失效，使用寿命不足，实际应用受限。

发明内容

发明目的：本发明目的旨在提供一种耐久性良好的水性超双疏涂料，该水性超双疏涂料能够使含氟硅氧烷在水基中均匀分散从而发挥其良好的疏油性，同时体系中的水性树脂能够形成网状结构，碱性硅溶胶通过溶胶-凝胶粘合剂附着在网状树脂和基底上，一方面能够有效增强网状结构的结构强度，一方面能够有效提高涂层与基底的结合力，从而有效提升涂层的耐磨性。

技术方案：本发明所述的耐久性良好的水性超双疏涂料，由如下质量份数的组分组成：50～100份水、1～5份硅溶胶、0.1～0.5份表面活性剂、0.5～1份溶胶-凝胶粘合剂，0.5～1份氨水、2～10份烷基硅氧烷以及1～2份有机树脂。

其中，所述涂料的pH值为9～10。

其中，所述硅溶胶为pH值9～10、固含15～30％、二氧化硅纳米颗粒粒径为4～20nm的溶胶。

其中，所述表面活性剂为非离子氟碳表面活性剂，优选乙氧基封端的非离子氟碳表面活性剂，如FS-61和FS-3100等。氟碳表面活性剂同时含亲水基团和亲油基团，其在水中有极好的分散性，同时也解决了烷基硅氧烷在水中难以分散地问题，使得涂料处于均一的状态，从而保证涂层地均一性。

其中，所述溶胶-凝胶粘合剂为水性纳米二氧化硅溶胶-凝胶，水性纳米二氧化硅溶胶-凝胶的pH值为4～5、固含量为30～40％、二氧化硅纳米颗粒的粒径为50～200nm；水性纳米二氧化硅溶胶-凝胶中含有活性的硅羟基和有机官能化的硅基-环氧基团，优选科慕公司的水性溶胶-凝胶体系硅烷SIVO 110、112、113或140中的任意一种。溶胶-凝胶粘合剂含有高浓度的活性硅醇功能基团，能够与基底表面发生键合反应，并通过与硅溶胶化学交联形成高密度的二维或三维硅氧烷网络结构；在固化过程中，功能化的二氧化硅纳米颗粒会排列成紧密的堆积结构并以共价形式与硅氧烷网络结构结合，从而提高超双疏涂层的耐久性。

其中，所述烷基硅氧烷为十七氟三乙氧基硅烷。

其中，所述有机树脂是水性聚氨酯、亲水聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂或非离子含氟防水防油剂中至少两种的复合，优选旭硝子含氟防水防油剂AG-E550D和水性丙烯酸树脂的复合。

其中，防水防油剂AG-E550D和水性丙烯酸树脂的混合质量比为1：1～1：3.5，优选1：3.5。