CN109233404A

CN109233404A - 导电超疏水超疏油喷剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109233404A
Application number: CN201811017459.7A
Authority: CN
Inventors: 何正灏
Original assignee: Guangzhou Lvsen Environmental Protection Equipment Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Lvsen Environmental Protection Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-01-18

Abstract

本发明涉及材质基材表面疏水化防护，其具体是导电超疏水超疏油喷剂及其制备方法。其包括以下重量比原料组成：溶剂50~70%、疏水剂30~60%、异氰酸酯0.05~3%、全氟辛烷磺酸盐0.05~5%、导电剂0.3~5%和助剂0.5~2%。本发明通过疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，可以显著提高本发明的耐溶剂性和抗污性能，并能降低表面张力，改善流平，增加表面滑感和光泽；本发明通过在原料中添加超疏水材料，可以使表面具有超强的疏水疏油性能，通过添加导电剂，可以在表面活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率，提高了其表面水分子油分子的流动性。

Description

导电超疏水超疏油喷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及材质基材表面疏水化防护，其具体是导电超疏水超疏油喷剂及其制备方法。

背景技术

超疏水材料凭借其能够有效抑制材料表面氧化、腐蚀、污染物附着、结冰结霜和减少材料表面电流传导等而备受人们的关注，这些特殊的性能使其在建筑物、轮船、电气设备、洁具、卫星天线、电缆、玻璃等的表面防护方面具有很大的应用价值。研究发现，超疏水特性是由材料的表面微结构和材料的表面化学组成共同决定的。采用刻蚀法、溶胶-凝胶法、气相沉积法、电化学法、异相成核法、等离子体处理法、交替沉积法、模版法、自组装法、溶剂-非溶剂法等方法，在混凝土、金属、玻璃、石材、纺织品、塑料、木材等材质基材表面构建牢固的超疏水涂层，可以阻止这些材料与水分及有害物质接触，从而便可对这些基材进行保护和防护，最终可以提高相关基材的耐久性、延长使用寿命，并赋予这些材料及相应设施具有防水、耐腐蚀、防污自清洁、防结冰结霜等性能。

现有中国专利一种防水防污保护喷剂及其制备方法（CN201610627738.X），按质量百分比包括以下组分：聚四氟乙烯微粉10%~15%、脂肪醇聚氧乙烯醚5%~10%、甘醇酸20%~25%、油酸铜10%~15%、聚乙烯醇缩丁醛10%~15%、烯丙醇20%~25%、非离子氟碳表面活性剂3%~5%、LPG抛射剂10%~15%。本发明的防水防污保护喷剂在喷涂后，具有良好的荷叶双疏水性、自洁性、憎水性、防水性、耐污性、耐擦洗性等优异性能。

另现有中国专利一种材料表面防护用超疏水涂层喷剂及其制备和使用方法（CN201710042605.0），所述超疏水喷剂为低粘度液体，由纳米结构和微米结构粒子与疏水物质经过化学反应而制成。通过喷涂工艺可在需要防护的基材表面形成一层超疏水薄膜，该薄膜具有类似于荷叶表面的微米、纳米复合二元结构，与水的接触角不小于150°，滚动角小于10°，具有极好的疏水性能。本发明提供的超疏水喷剂成本低，材料及工艺环保，制作、喷涂工艺简便，不受基材或设施形状和结构的限制，易于实现工业化，防护效果耐久性好。可广泛应用于混凝土、金属、玻璃等材质基材表面的疏水化防护，可使基材表面呈现优异憎水效果，同时还具有自清洁防污、耐腐蚀、抑制冰霜凝结等功能。

现有技术的疏水喷剂在喷涂至产品表面后，若收到高温或者和具有腐蚀性物质长时间接触后容易导致其附着力变差，在外力作用下易被破坏，实际防护效果不甚理想。

发明内容

有鉴于此，本发明提供导电超疏水超疏油喷剂及其制备方法，本发明通过疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，可以显著提高本发明的耐溶剂性和抗污性能，并能降低表面张力，改善流平，提高了其表面水分子油分子的流动性。

根据本发明的第一方面，提供导电超疏水超疏油喷剂，其包括以下重量比原料组成：溶剂50~70%、疏水剂30~60%、异氰酸酯0.05~3%、全氟辛烷磺酸盐0.05~5%、导电剂0.3~5%和助剂0.5~2%。

优选地，导电超疏水超疏油喷剂，其包括以下重量比原料组成：溶剂60%、疏水剂35%、异氰酸酯0.5%、全氟辛烷磺酸盐2%、导电剂1.5%和助剂1%。

优选地，所述溶剂为苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚或三乙醇胺中的一种。

优选地，所述疏水剂由超疏水材料和油酸三乙醇胺酯任意配比组成。

优选地，所述的超疏水材料指表面稳定接触角要大于150°，滚动接触角小于10°。

优选地，所述疏水剂中超疏水材料和油酸三乙醇胺酯的重量比为5~7:1~2。

优选地，所述疏水剂中超疏水材料由含氟化合物、含氟聚氨酯和含氟硅氧烷中的一种或多种组成。

优选地，所述超疏水材料中含氟化合物为聚四氟乙烯或特富龙，所述含氟聚氨酯为三氟氯乙烯的聚合物和共聚物，所述含氟硅氧烷为端羟基含氟聚酯聚硅氧烷。

优选地，所述导电剂为炭黑导电剂，其包括乙炔黑、350G、碳纤维(VGCF)、碳纳米管（CNTs）、科琴黑。

优选地，所述导电剂的粒子粒径为10-100nm。

优选地，所述助剂为稳定剂、抗氧剂、耐磨剂、稀释剂或增溶剂中的至少两种。

根据本发明的第二方面，提高导电超疏水超疏油喷剂的制备方法，其包括：

在常温常压下，将疏水剂按照本发明的比例加入溶剂中，超声波处理3~10min，之后用制浆机搅拌5~10min；依次按本发明比例加入异氰酸酯、全氟辛烷磺酸盐、导电剂和助剂，疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，制浆机搅拌均匀后在超声下反应20~60min即制得导电超疏水超疏油喷剂，最后将上述喷剂料液灌充于喷雾包装瓶内即可。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：本发明的原料较为常见，易于从市场上购买，而且本发明的制备较为简单，不需要复杂昂贵的设备，制备工艺易于把握；本发明通过疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，可以显著提高本发明的耐溶剂性和抗污性能，并能降低表面张力，改善流平，增加表面滑感和光泽；本发明通过在原料中添加超疏水材料，可以使表面具有超强的疏水疏油性能，通过添加导电剂，可以在表面活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率，提高了其表面水分子油分子的流动性。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

导电超疏水超疏油喷剂，其包括以下重量比原料组成：溶剂60%、疏水剂35%、异氰酸酯0.5%、全氟辛烷磺酸盐2%、导电剂1.5%和助剂1%。

在实施例1中，所述溶剂为三氯乙烯，所述疏水剂为超疏水材料和油酸三乙醇按照5:2重量比配置，所述导电剂为乙炔黑，所述助剂为抗氧剂和耐磨剂的五五配比。

制备步骤：在常温常压下，将疏水剂按照本发明的比例加入溶剂中，超声波处理3min，之后用制浆机搅拌5min；依次按本发明比例加入异氰酸酯、全氟辛烷磺酸盐、导电剂和助剂，疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，制浆机搅拌均匀后在超声下反应20min即制得导电超疏水超疏油喷剂，最后将上述喷剂料液灌充于喷雾包装瓶内即可。

实施例2

导电超疏水超疏油喷剂，其包括以下重量比原料组成：溶剂55%、疏水剂40%、异氰酸酯2%、全氟辛烷磺酸盐1%、导电剂1%和助剂1%。

在实施例2中，所述溶剂为苯乙烯，所述疏水剂为含氟化合物、含氟聚氨酯组合物与油酸三乙醇按照6:2重量配置，所述导电剂为350G，所述助剂按照抗氧剂与耐磨剂按照4:3配置。

制备步骤：在常温常压下，将疏水剂按照本发明的比例加入溶剂中，超声波处理5min，之后用制浆机搅拌5min；依次按本发明比例加入异氰酸酯、全氟辛烷磺酸盐、导电剂和助剂，疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，制浆机搅拌均匀后在超声下反应30min即制得导电超疏水超疏油喷剂，最后将上述喷剂料液灌充于喷雾包装瓶内即可。

实施例3

导电超疏水超疏油喷剂，其包括以下重量比原料组成：溶剂60%、疏水剂37%、异氰酸酯0.5%、全氟辛烷磺酸盐1.5%、导电剂0.3%和助剂0.7%。

在实施例3中，所述溶剂为乙烯乙二醇醚，所述疏水剂为特富龙、油酸三乙醇胺酯按照7：1配置，所述导电剂为碳纤维，所述助剂为稳定剂、稀释剂按照2:1配置。

制备方法：在常温常压下，将疏水剂按照本发明的比例加入溶剂中，超声波处理8min，之后用制浆机搅拌10min；依次按本发明比例加入异氰酸酯、全氟辛烷磺酸盐、导电剂和助剂，疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，制浆机搅拌均匀后在超声下反应40min即制得导电超疏水超疏油喷剂，最后将上述喷剂料液灌充于喷雾包装瓶内即可。

效果验证结果见表1，检测方法具体为：

外观：将喷剂喷涂至不锈钢表面，待形成疏水薄膜后用显微镜观察表面平整度；

疏水疏油性：将水分子、油分子滴至样品表面，将样品倾斜，观察样品疏水疏油性能，记录倾斜角；

耐指纹测试：手指涂抹凡士林，观察指纹遗留情况；

导电性测试：用四探针测试仪检测样品表面电阻；

高温测试：将样品表面用150~200度高温照射；

接触角：将液滴滴于固体样品表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像，再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来，运用全自动接触角测量仪；

耐盐雾：用盐雾试验法测试其抗腐蚀性。

表1为各实施例所得导电超疏水超疏油喷剂的效果验证结果表：

	实施例1	实施例2	实施例3
				外观	起轻微颗粒，表面透明	起轻微颗粒，表面透明	起轻微颗粒，表面透明
疏水疏油性	倾斜角大于5°时，水分子、油分子开始滑落	倾斜角为0°时，水分子、油分子沿一侧缓慢滑落	倾斜角大于15°时，水分子、油分子迅速滑落
				耐指纹测试	无指纹遗留	无指纹遗留	无指纹遗留
导电性测试	电阻为15mΩ	电阻为37mΩ	电阻为26mΩ
				高温测试	无雾化、稳定性高	无雾化、稳定性高	无雾化、稳定性高
接触角	112	116	113
				耐盐雾	360小时7级	360小时8级	360小时8级

从表2可以看出，本发明实施例1~3的整体性能较为理想，其形成的薄膜表面没有明显颗粒，表面较为平整，在水平面上，液体分子可以在地球磁场作用下缓慢流出，通过实测其接触角发现，虽和超疏水材料的接触角有细微差距，但是其接触角大多处于100°以上，其疏水性也得到数据验证，用四探针测试仪检测样品表面电阻可发现，其表面电阻较小，具有一定的导电性能，通过耐盐雾测试，其大多处于7级以上，耐腐蚀性好。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：其包括以下重量比原料组成：溶剂50~70%、疏水剂30~60%、异氰酸酯0.05~3%、全氟辛烷磺酸盐0.05~5%、导电剂0.3~5%和助剂0.5~2%。

2.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：其包括以下重量比原料组成：溶剂60%、疏水剂35%、异氰酸酯0.5%、全氟辛烷磺酸盐2%、导电剂1.5%和助剂1%。

3.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述溶剂为苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚或三乙醇胺中的一种。

4.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述疏水剂由超疏水材料和油酸三乙醇胺酯任意配比组成。

5.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述疏水剂中超疏水材料和油酸三乙醇胺酯的重量比为5~7:1~2。

6.根据权利要求5所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述疏水剂中超疏水材料由含氟化合物、含氟聚氨酯和含氟硅氧烷中的一种或多种组成。

7.根据权利要求6所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述超疏水材料中含氟化合物为聚四氟乙烯或特富龙，所述含氟聚氨酯为三氟氯乙烯的聚合物和共聚物，所述含氟硅氧烷为端羟基含氟聚酯聚硅氧烷。

8.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述导电剂为炭黑导电剂，其包括乙炔黑、350G、碳纤维(VGCF)、碳纳米管（CNTs）、科琴黑。

9.根据权利要求1所述的导电超疏水超疏油喷剂，其特征在于：所述导电剂的粒子粒径为10-100nm。

10.根据权利要求1-9任一所述的导电超疏水超疏油喷剂的制备方法，其特征在于，其包括：在常温常压下，将疏水剂按照本发明的比例加入溶剂中，超声波处理3~10min，之后用制浆机搅拌5~10min；依次按本发明比例加入异氰酸酯、全氟辛烷磺酸盐、导电剂和助剂，疏水剂中的端羟基含氟聚酯聚硅氧烷通过与异氰酸酯反应，以嵌段共聚物或接枝共聚物的形式将有疏水剂与溶剂结合，制浆机搅拌均匀后在超声下反应20~60min即制得导电超疏水超疏油喷剂，最后将上述喷剂料液灌充于喷雾包装瓶内即可。