CN109880491A

CN109880491A - 一种新型超疏水功能涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN109880491A
Application number: CN201910231310.7A
Authority: CN
Inventors: 鲁浈浈; 何杨
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-06-14

Abstract

一种新型超疏水功能涂层及其制备方法，包括以下步骤：1）将环氧树脂溶于溶剂中，再加入玻璃微珠混合得A液；2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂中，经搅拌、超声得B液；3）将A液喷涂于基体表面上，置于室温下待表面溶剂挥发；之后将上述基体缓慢浸入B液并静置；取出基体待溶剂挥发后在室温下固化即可。本发明采用的原材料廉价，且制备方法简便，制备出的超疏水的涂层具有良好的粘附性和较好的透明性，且对超疏水材料在水滴收集、微液运输方面的应用起到了一定的推动作用。

Description

一种新型超疏水功能涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型超疏水功能涂层及其制备方法，在实现超疏水性的同时也展现了良好粘附性和较好的透明性。

背景技术

超疏水性固体表面是指表面对水的接触角在150°以上，前进接触角和后退接触角的差＜10°的固体表面。降低材料的表面自由能和增加材料表面的微观粗糙度是提高材料表面疏水性的重要途径。超疏水表面可以分为两类：一是低粘附性超疏水表面，水滴浸润面积小，如荷叶表面；二是高粘附性超疏水表面，水滴浸润面积大，如玫瑰花表面。粘附性是超疏水表面的一个重要特性，目前超疏水表面局限于超疏水性而低粘附性。

发明内容

本发明的发明目的是提供了一种新型超疏水功能涂层，不仅能在材料表面实现超疏水功能，同时还具有一定的粘附性和较好的透明性，同时提供其制备方法是本发明的又一发明目的。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型超疏水功能涂层的制备方法，包括以下步骤：

1）将环氧树脂溶于溶剂中，再加入玻璃微珠混合得A液；

2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂中，经搅拌、超声得B液；

3）将A液喷涂于基体表面上，置于室温下待表面溶剂挥发；之后将上述基体缓慢浸入B液并静置；取出基体待溶剂挥发后在室温下固化即可；

所述溶剂为无水乙醇、丙酮、甲苯、四氢呋喃和乙酸乙酯中的一种。

步骤1）中，A液中，环氧树脂、玻璃微珠的用量分别为溶剂质量的2%～3%和2%～5%；混合时采用搅拌的方式，搅拌速度为200r/min～300r/min，搅拌时间为1h～2h。

B液中，疏水二氧化硅的用量为溶剂质量的2%～4%；搅拌速度为200r/min～300r/min，搅拌时间为30min～60min，超声的频率为28kHz，超声的时间为20min～60min。

步骤2）中，所述疏水二氧化硅的型号为R972、R106、R202、R812、R812S、R974、LA-R649、LA-R669、TS-530、TS-610和TS-720中的一种。

步骤3）中，喷涂时采用喷枪喷涂，喷涂压力为0.1MPa～0.2MPa，喷涂厚度为20μm～30μm。喷涂的量过大可能会开裂，过小应该是粘附力或者力学强度不够，因此喷涂厚度选择为20μm～30μm。

步骤3）中，静置时间为20s～1min，室温固化时间为12h～24h。

所述基体为玻璃片、钢片、木材、混凝土、布料、纸、陶瓷中的一种。

由所述的方法制得的新型超疏水功能涂层。

本发明中起到关键作用的是玻璃微珠在涂层表面的分布的疏密程度，玻璃微珠分布过疏或过密涂层都难以粘附水滴，只有当玻璃微珠在涂层表面分布的疏密度适当时，才能让水滴浸入到涂层表面的粗糙结构中，从而达到最好的粘附效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明利用微米级玻璃微珠，通过在制备过程中改变玻璃微珠的质量百分比来改变玻璃微珠在涂层表面分布的疏密度，从而调整材料的表面微纳结构的高宽比，增大水滴与疏水表面间的浸润面积，在实现材料表面具有超疏水性的同时也能使材料表面具有一定的粘附性。从而可以使超疏水表面作为“机械手”抓取液滴。

其次，本发明采用的原材料廉价，且制备方法简便，制备出的超疏水的涂层具有良好的粘附性和较好的透明性，且对超疏水材料在水滴收集、微液运输方面的应用起到了一定的推动作用。

附图说明

图1为水滴与玻璃片表面的接触角图；

图2为该新型涂层的SEM图；

图3为该疏水涂层的粘附力图；

图4为该涂层粘附水滴的照片；

图5为不同的不同玻璃微珠含量的透光率图。

具体实施方式

以下采用具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

一种新型超疏水功能涂层，其制备方法，包括以下步骤：

1）将环氧树脂溶于溶剂（无水乙醇）中，再加入玻璃微珠，搅拌得A液；A液中，环氧树脂的用量为溶剂质量的2%，玻璃微珠的用量为溶剂质量的3%；搅拌速度为200r/min，搅拌时间为1h；

2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂（无水乙醇）中，经搅拌、超声得B液；B液中，所述疏水二氧化硅的型号为R972，疏水二氧化硅的用量为无水乙醇质量的3％；搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30min，超声频率为28kHz，超声时间为30min；

3）将A液采用喷枪喷涂于玻璃基体上，置于室温下待表面溶剂挥发，之后将上述玻璃基体缓慢浸入B液并静置1min；取出玻璃基体待溶剂挥发后在室温下固化24小时即可；喷涂时，喷涂压力为0.1MPa，喷涂厚度为20μm～30μm。

实施例2

一种新型超疏水功能涂层，其制备方法，包括以下步骤：

1）将环氧树脂溶于溶剂中，再加入玻璃微珠，搅拌得A液；A液中，环氧树脂的用量为无水乙醇质量的3%，玻璃微珠的用量为无水乙醇质量的2%；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为2h；所述溶剂为丙酮；

2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂中，经搅拌、超声得B液；所述疏水二氧化硅的型号为LA-R649；B液中，疏水二氧化硅的用量为溶剂质量的2％；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为60min，超声频率为28kHz，超声时间为30min；

3）将A液采用喷枪喷涂于陶瓷基体上，置于室温下待表面溶剂挥发，之后将上述陶瓷基体缓慢浸入B液并静置1min；取出陶瓷基体待溶剂挥发后在室温下固化24小时即可；喷涂时，喷涂压力为0.2MPa，喷涂厚度为20μm～30μm。

实施例3

一种新型超疏水功能涂层，其制备方法，包括以下步骤：

1）将环氧树脂溶于溶剂中，再加入玻璃微珠，搅拌得A液；A液中，环氧树脂的用量为无水乙醇质量的3%，玻璃微珠的用量为无水乙醇质量的5%；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为2h；所述溶剂为丙酮；

2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂中，经搅拌、超声得B液；所述疏水二氧化硅的型号为R974；B液中，疏水二氧化硅的用量为溶剂质量的4％；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为60min，超声频率为28kHz，超声时间为20min；

3）将A液采用喷枪喷涂于陶瓷基体上，置于室温下待表面溶剂挥发，之后将上述陶瓷基体缓慢浸入B液并静置20s；取出陶瓷基体待溶剂挥发后在室温下固化12小时即可；喷涂时，喷涂压力为0.1MPa，喷涂厚度为20μm～30μm。

在其他实施例中，所述疏水二氧化硅的型号可以为R972、R106、R202、R812、R812S、R974、LA-R649、LA-R669、TS-530、TS-610和TS-720中的一种。

在其他实施例中，所述基体可以为钢片、木材、混凝土、布料、纸中的一种。

效果实验

1、玻璃微珠用量对接触角的影响

在实施例1的基础上改变玻璃微珠的用量，分别制备不同的玻璃涂层，并测试水与玻璃涂层的接触角，具体结果如图1所示。

由图1可知，本发明的涂层的水接触角为具有良好的超疏水性，当玻璃微珠的用量在3%时，其水接触角达到158±1°。

2、SEM测试

对实施例1制备的玻璃涂层进行扫描电镜测试，结果见图2所示。

由图2可以看出，本发明的涂层表面具有微-纳结构，这便从微观上证明了本发明的涂层具有超疏水性能。

3、玻璃微珠的用量对粘附力的影响

在实施例1的基础上改变玻璃微珠的用量，分别制备不同的玻璃涂层，并测试疏水涂层的粘附力，具体结果如图3、图4所示，图4中，（a）不同体积的水粘附于涂层表面；（b）、（c）、（d）分别为5μL水在涂层与地面成0°、90°、180°时的照片。

如图3、图4所示，采用本发明的新型涂层具有一定的粘附性；当玻璃微珠质量分数为4%时，粘附力达到330μN。

4、玻璃微珠的用量对透光率的影响

图5为不同玻璃微珠含量的透光率图，由图5可知，该新型涂层具有良好的透明性。

Claims

1.一种新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将环氧树脂溶于溶剂中，再加入玻璃微珠混合得A液；

2）将纳米疏水二氧化硅溶于溶剂中，经搅拌、超声得B液；

2.如权利要求1所述的新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤1）中，A液中，环氧树脂、玻璃微珠的用量分别为溶剂质量的2%～3%和2%～5%；混合时采用搅拌的方式，搅拌速度为200r/min～300r/min，搅拌时间为1h～2h。

3.如权利要求1所述的新型超疏水的功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，B液中，疏水二氧化硅的用量为溶剂质量的2%～4%；搅拌速度为200r/min～300r/min，搅拌时间为30min～60min，超声的频率为28kHz，超声的时间为20min～60min。

4.如权利要求1所述的新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述疏水二氧化硅的型号为R972、R106、R202、R812、R812S、R974、LA-R649、LA-R669、TS-530、TS-610和TS-720中的一种。

5.如权利要求1所述的新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤3）中，喷涂时采用喷枪喷涂，喷涂压力为0.1MPa～0.2MPa，喷涂厚度为20μm～30μm。

6.如权利要求1所述的新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，步骤3）中，静置时间为20s～1min，室温固化时间为12h～24h。

7.如权利要求1所述的新型超疏水功能涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为玻璃片、钢片、木材、混凝土、布料、纸、陶瓷中的一种。

8.由权利要求1-6任一所述的方法制得的新型超疏水功能涂层。