[发明专利]一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法及用途

说明书

本发明公开了一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法及用途，本发明选择机械强度高的SiO₂纳米线取代常见的SiO₂微球，并在其表面包裹TiO₂，在无机‑有机杂化基础上采用底漆上喷涂溶剂、诱导自组装沉淀法的制备方式来形成阵列状SiO₂纳米线@TiO₂超疏水涂层，增强超疏水性、耐磨耐候性能，并赋予其在光照作用下将表面有机污染物降解的功能。本发明经过天然雨水或者普通自来水淋洗，表面沾染的灰尘可以被水带走实现自清洁的功能。

技术领域：

本发明属于超疏水抗污涂料技术领域，具体涉及一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法及用途。

背景技术：

桥隧设施表面因常年受到风雨侵蚀和各种污染物黏附，严重影响桥隧设施品质，也加速了设施劣化腐蚀，影响桥隧结构安全和使用寿命。随着人们环保意识增强以及人力成本的增加，超疏水抗污涂料在桥隧设施上的应用日益广泛。超疏水材料的关键在于材料表面化学性质以及其粗糙度，当固体表面的表面能较低且表面粗糙时，往往表现出憎水性。要想获得超疏水表面，有两种方法：一是在本身具有低表面能的物质表面构建超疏水所需的微纳米粗糙结构；二是在微纳米粗糙结构表面枝接低表面能物质或基团，使粒子因其表面接枝有机长链而表现为疏水性。但在实际使用时仍存在两方面问题：（1）制备方法复杂，往往需要特殊设备，过程繁琐，对基材有选择性，不适合于大面积制备超疏水涂层；（2）涂层的超疏水持久性差、实际服役时间过短，且单组分的无机/有机涂料与基体的结合性、透气性有待提升。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法，本发明选择机械强度高的SiO₂纳米线取代常见的SiO₂微球，并在其表面包裹TiO₂，在无机-有机杂化基础上采用溶剂诱导自组装沉淀法的制备方式来形成阵列状SiO₂纳米线@TiO₂超疏水涂层_，，增强超疏水性、耐磨耐候性能，并赋予其在光照作用下将表面有机污染物降解，经过天然雨水或者普通自来水淋洗，表面沾染的灰尘可以被水带走实现自清洁的功能。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种自组装法制备超疏水抗污涂料的方法，包括如下步骤：

步骤一、包裹TiO₂壳层结构：将SiO₂纳米线粉末超声分散于有机溶液中，记为A液；将钛酸丁酯溶于有机溶液中，记为B液；在搅拌条件下，将B液滴加A液中，搅拌反应得到SiO₂纳米线@TiO₂的分散液；

步骤二、制备SiO₂纳米线@TiO₂超疏水颗粒：将SiO₂纳米线@TiO₂的分散液加热至40~60 ℃，加入交联剂，磁力搅拌10-40 min，超声分散，抽滤，干燥，制得SiO₂纳米线@TiO₂超疏水颗粒；

步骤三、刷涂底漆，并在其上喷涂二氯乙烷溶液；

步骤四、自组装法制备疏水涂层：通过自组装沉淀法，用标准分样筛将SiO₂纳米线@TiO₂超疏水颗粒均匀的筛落在涂有二氯乙烷溶液的底漆上，二氯乙烷缓慢挥发诱导SiO₂纳米线@TiO₂超疏水颗粒在固-液-气三相接触线附近沉积到底漆表面形成规整的条纹。固化完成后，将未与底漆结合的粒子去除，以此制备得到SiO₂纳米线@TiO₂阵列状超疏水涂层。

进一步的改进，所述SiO₂纳米线的直径为20~100 nm，长度＞10 μm。

进一步的改进，步骤一中，SiO₂纳米线与钛酸丁酯的质量体积比为2~8g：0.5~4ml；所述有机溶液为乙醇和乙腈的混合液，乙醇和乙腈的体积比为2：1。