CN108034286A

CN108034286A - 一种新型超疏水涂料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN108034286A
Application number: CN201810039929.3A
Authority: CN
Inventors: 鲁浈浈; 许里杰; 张洪; 黄启舒; 韩振中; 周磊
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-05-15

Abstract

一种新型超疏水涂料，所述超疏水涂料由玻璃胶、有机溶剂和超疏水SiO₂粉末制得。制备方法，包括以下步骤：1）将玻璃胶和有机溶剂混合得玻璃胶溶液；2）向玻璃胶溶液中加入超疏水SiO₂粉末混合所得悬浊液即为超疏水涂料。采用本发明所制备的超疏水涂料具有更好的防水性、抗污易清洁性，可以用于各种木材防潮，金属防腐以及防雾等领域，且所得超疏水涂层为透明超疏水表面。

Description

一种新型超疏水涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于超疏水薄膜制备技术领域，具体涉及一种新型超疏水涂料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，超疏水表面材料（与水滴接触角CA大于150°、滚动角小于5°）引起了内外各行业科技工作者的广泛关注。超疏水表面的典型特征是：将水或以水为溶剂的液滴放在超疏表面上，会形成球形的水（液）珠，只要将表面倾斜很小的角度或在微风的作用下，水（液）珠会从超疏水表面快速滚落，滚落的同时带走表面的灰尘等污物，起到自清洁作用，此外，超疏水表面还具有优异的防腐蚀、抗冰冻及防水性等。因此可用于钢筋防腐、木材防潮以及表面自清洁等领域。

目前，国内外文献报道的超疏水薄膜的制备方法要么制备工艺条件苛刻且耗时长，要么造价高，要么透明性较差，制约了其产业化应用。因此，寻找一种工艺简单、耗时短、生产成本低的方法来制备透明性高的超疏水表面便显得尤为迫切。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型超疏水涂料，同时提供其制备方法及应用是本发明的又一发明目的。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种新型超疏水涂料，所述超疏水涂料由玻璃胶、有机溶剂和超疏水SiO₂粉末制得。

本发明中有机溶剂在选择时只要满足能够溶解玻璃胶即可，优选地，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、石油醚、二甲苯和甲苯中的一种。

更优选地，有机溶剂为丙酮和乙醇的混合溶剂，混合体积比1:（1～3），采用该比例的混合溶剂制得涂层时，不仅使体系分散更均匀，同时由于两种溶剂的挥发性不同，这样可以使得涂层的微结构表面的气孔大小分级，表面形成更多气孔，形成多级表面结构，使液体与涂层接触面积更小，更有利于疏水作用。

所述的新型超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将玻璃胶和有机溶剂混合得玻璃胶溶液；

2）向玻璃胶溶液中加入超疏水SiO₂粉末混合所得悬浊液即为超疏水涂料。

步骤1）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1%～30%。

步骤1）中，混合时，先超声分散20min以上，再磁力搅拌10min以上。

步骤2）中，超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为0.5%～30%；超疏水SiO₂粉末加入后采用超声混合，超声时间为20min以上即可。

步骤2）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1～3%；超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为0.5%～5%。

所述的新型超疏水涂料在超疏水涂层中的应用，将所述超疏水涂料施涂于基底表面，自然干燥即可。

所述基底为木质、玻璃、混凝土、金属和瓷砖中的一种。

施涂的方式为浸涂、喷涂、旋涂、滚涂和刷涂中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用的有机溶剂配置玻璃胶溶液，既能充当与不同基底之间的胶粘剂，又具有一定的疏水效果，加入商用超疏水SiO₂即可获得超疏水自清洁表面，方法新颖，简单易行，造价低廉，施涂方式多样，可施涂于多种不同基材表面，可以大范围应用，成本低廉；所制备的超疏水表面具有更好的防水性、抗污易清洁性，可以用于各种木材防潮，金属防腐以及防雾等领域，且所得超疏水薄膜为透明超疏水表面。

附图说明

图1是悬浮液中SiO₂的质量分数与涂层接触角的关系图；

图2是悬浮液中SiO₂的质量分数不同对涂层疏水及透明度的影响；

图3是不同基体时所得涂层的疏水效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步的说明。SiO₂粉末均为市售，例如德固赛公司所产R972或者R974给出购买厂家或生产厂家。

实施例1

一种新型超疏水涂料，所述超疏水涂料由玻璃胶、有机溶剂（乙醇）和超疏水SiO₂粉末制得。

所述的新型超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）将玻璃胶和有机溶剂（丙酮和乙醇的混合溶剂，混合体积比1: 3混合得玻璃胶溶液；

步骤1）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1.5%。

步骤1）中，混合时，先超声分散20min，再磁力搅拌10min。

步骤2）中，超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为5%；超疏水SiO₂粉末加入采用超声混合，超声时间为20min。

实施例2

一种新型超疏水涂料及其制备方法，与实施例1不同之处在于，所述有机溶剂为丙酮和乙醇的混合溶剂，混合体积比1:1。步骤1）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1%；步骤2）中，超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为0.5%；其余均同实施例1。

实施例3

一种新型超疏水涂料及其制备方法，与实施例1不同之处在于，所述有机溶剂为甲苯；步骤1）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为3%；步骤2）中，超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为3%；其余均同实施例1。

性能测试及应用：

1、悬浮液中SiO₂的质量分数不同对涂层接触角及透光率的影响

当玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数一定时（1.5%），改变悬浮液中SiO₂的质量分数，分别制备出质量分数为0.5%、1%、2%、5%、10%、20%时的涂料，改变玻璃胶的质量分数分别为10%、20%、30%时，同时改变SiO₂的质量分数，所得涂料依次记为样品1至样品9，将各涂料涂覆在玻璃基体上，测试所得涂层的接触角及薄膜透光率，结果见表1、图1所示，同时为了更形象的表明本发明的疏水效果及透明度，选取样品1、样品2、样品3和样品4为例，将其涂覆在玻璃基体上，待形成涂层后在其表面上滴涂水性颜料观察结果，结果见图2所示。

表1 悬浮液中SiO₂质量分数不同对涂层接触角及薄膜透光率影响

样品	玻璃胶%	m (SiO₂) %	接触角/^o	透光率%
					1	1.5	0.5	155.2	95
2	1.5	1	169	90
					3	1.5	2	169.8	85
4	1.5	5	163.2	60
					5	1.5	10	155.3	20
6	1.5	20	153.6	12
					7	10	10	154.2	10
8	20	20	152.4	7
					9	30	30	150.5	5

由表1可知，由样品1-9制得的涂层均得到超疏水自清洁涂层，其接触角均大于150^o，样品1-5均表现出很高的疏水效果，其接触角达到155^o以上，其中样品1-4的透光率较高，达到60%以上，而样品5-9的透光率较差；且由图1可以直观地看到，样品1-3较样品4的透明度更高，与透光率结果一致。随着玻璃胶比例增加，同时增加SiO₂纳米颗粒比例，同样可以获得超疏水表面涂层，但是透光性也会随之下降。

2、应用于不同基体时所得涂层的疏水效果

为表明本发明效果，本发明以实施例1为例，将实施例1所得的涂料分别喷涂于不同基底上，喷涂方式见图3所示，其中图3中a.混凝土 b. 木材 c. 瓷砖 d.钢片；待形成涂层后在其表面上滴涂水性颜料和泥浆观察结果，为表明本发明效果，喷涂时，留一半空间不喷涂本发明作为对照，结果分别见图3中a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2，其中a1、a2分别基体为a.混凝土时滴涂水性颜料和泥浆的效果；b1、b2分别基体为b. 木材时滴涂水性颜料和泥浆的效果；c1、c2分别基体为c. 瓷砖时滴涂水性颜料和泥浆的效果；d1、d2分别基体为d.钢片时滴涂水性颜料和泥浆的效果；由a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2可以明显看出，未喷涂本发明涂料时，无论是水性颜料还是泥浆均不能起到很好的防水、自清洁效果；当喷涂本发明涂料时，水性颜料在基体表面呈现出很高的疏水性，在基体表面会形成球形的水（液）珠，当喷涂泥浆时，随着基体的倾斜，泥浆则直接滑下基体。

Claims

1.一种新型超疏水涂料，其特征在于，所述超疏水涂料由玻璃胶、有机溶剂和超疏水SiO₂粉末制得。

2.如权利要求1中所述的新型超疏水涂料，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、石油醚、二甲苯和甲苯中的一种。

3.如权利要求2中所述的新型超疏水涂料，其特征在于，优选有机溶剂为丙酮和乙醇的混合溶剂，混合体积比1:（1～3）。

4.权利要求1或2所述的新型超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将玻璃胶和有机溶剂混合得玻璃胶溶液；

5.如权利要求3所述的透明超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1%～30%；步骤1）中，混合时，先超声分散20min以上，再磁力搅拌10min以上。

6.如权利要求3所述的透明超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中，超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为0.5%～30%；超疏水SiO₂粉末加入后采用超声混合，超声时间为20min以上即可。

7.如权利要求3所述的透明超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中，玻璃胶溶液中玻璃胶的质量分数为1%～3%；超疏水SiO₂粉末在悬浮液中的质量分数为0.5%～5%。

8.权利要求1或2所述的新型超疏水涂料在超疏水涂层中的应用，其特征在于，将所述超疏水涂料施涂于基底表面，自然干燥即可。

9.如权利要求8所述的新型超疏水涂料在超疏水涂层中的应用，其特征在于，所述基底为木质、玻璃、混凝土、金属和瓷砖中的一种。

10.如权利要求8所述的新型超疏水涂料在超疏水涂层中的应用，其特征在于，施涂的方式为浸涂、喷涂、旋涂、滚涂和刷涂中的一种。