CN110204990B - 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110204990B
CN110204990B CN201910549013.7A CN201910549013A CN110204990B CN 110204990 B CN110204990 B CN 110204990B CN 201910549013 A CN201910549013 A CN 201910549013A CN 110204990 B CN110204990 B CN 110204990B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
hydrophobic coating
hydrophobic
super
transparent super
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910549013.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110204990A (zh
Inventor
侯成敏
王梅
李娜
张效林
寇艳萍
曹从军
张伟
夏卫民
卓光铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jianzhong Group Zhoukou Honglin Building Materials Technology Co ltd
Shenzhen Lizhuan Technology Transfer Center Co ltd
Original Assignee
Xian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN201910549013.7A priority Critical patent/CN110204990B/zh
Publication of CN110204990A publication Critical patent/CN110204990A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110204990B publication Critical patent/CN110204990B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16—Aqueous medium
    • C08F2/22—Emulsion polymerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06—Hydrocarbons
    • C08F212/08—Styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F257/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of aromatic monomers as defined in group C08F12/00
    • C08F257/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of aromatic monomers as defined in group C08F12/00 on to polymers of styrene or alkyl-substituted styrenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/18—Introducing halogen atoms or halogen-containing groups
    • C08F8/20—Halogenation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D151/00—Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D151/003—Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/227—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated
    • D06M15/233—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated aromatic, e.g. styrene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/20—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/04—Vegetal fibres
    • D06M2101/06—Vegetal fibres cellulosic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用，本发明的制备方法，首先采用无皂乳液聚合法制备出聚(疏水性单体‑无规‑亲水性单体)(P(A‑r‑B))微球，然后将含氟物质与均匀分散的P(A‑r‑B)微球反应制备氟化微球，最后氟化微球经水溶液透析得到氟化微球的水性超疏水涂料；本发明的应用方法，将表面处理过的基材浸泡于氟化微球悬浮液中，经纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干得到透明超疏水涂层。本发明制备出的涂料具有水溶性超疏水的性能，制备工艺简单，浸泡技术简便，节能环保，适用于棉布、纸张、秸秆、木塑、石材、玻璃等基材表面。

Description

一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于超疏水技术领域，具体涉及一种水溶性透明超疏水涂料，还涉及上述水溶性透明超疏水涂料的制备方法和应用。
背景技术
超疏水材料是一种新型材料，我们定义超疏水材料表面水静态接触角要大于150°，滚动角小于10°。超疏水材料不仅可以自行清洁需要干净的地方，而且还可以放在金属表面防止水的腐蚀生锈。超疏水材料有很大的发展前景，若将超疏水膜应用于船的表面则可以减小阻力节省能源。
目前，超疏水表面常用的制备方法有刻蚀法、沉积法、模版法、自由基聚合法和层-层自组装法等。刻蚀法、沉积法及模版法所需实验条件苛刻，设备要求高，生产成本高，层-层自组装法构筑超疏水表面工艺复杂，自由基聚合法合成的聚合物所构筑的超疏水表面透光率低，还会用到许多的有机溶剂，这些有机溶剂易挥发、易燃并且对人体有害，对环境也有着很大的污染。如公开号为CN104987520A的中国专利申请提出了一种将无机纳米粒子溶于有机溶剂中构筑超疏水纳米透明涂层的方法，但纳米颗粒在使用过程中容易团聚，造成涂层表面分布不均匀，且使用有机溶剂，对环境污染较大。申请号为201710735820.9的中国专利申请提出了一种利用超快激光制备超疏水高透明性玻璃的方法，这种方法设备要求高，生产成本较高，工艺复杂，不利于大规模工业生产。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种水溶性透明超疏水涂料，水溶性透明超疏水涂料具有超疏水的特点。
本发明的第二目的在于提供一种水溶性透明超疏水涂料的制备方法，以水为溶剂同时采用无皂乳液聚合方式，减少了有机溶剂的使用。
本发明的第三目的在于提供一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，采用浸泡技术构筑超疏水表面，降低了工艺难度。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料由结构式为P(A-r-B)的聚合物与含氟物质反应生成，P(A-r-B)由疏水性单体A和亲水性单体B在引发剂作用下生成；
疏水性单体A为：苯乙烯；
亲水性单体B为：甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯基缩水甘油醚、1,2-环氧基-5-己烯、4-硝基苯乙烯、苯乙烯磺酸钠中的任意一种；
引发剂为：过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐中的任意一种；
含氟物质为：三氟乙酸、甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟己基乙烯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯中的任意一种。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料的制备方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，首先将疏水性单体A和亲水性单体B加入蒸馏水中并用超声分散均匀，然后通氮除氧30min～60min后加入引发剂水溶液得到溶液C，最后60～80℃水浴加热1h后即得P(A-r-B)微球悬浮液，其中，溶液C中的溶剂为上述蒸馏水及引发剂水溶液中的蒸馏水；
步骤2，首先用质量百分比为75％的乙醇将步骤1得到的P(A-r-B)微球悬浮液破乳，然后进行离心-清洗的动作，最后烘干，研磨即得P(A-r-B)微球；
步骤3，首先将步骤2得到的P(A-r-B)微球用超声均匀分散于蒸馏水中并加入含氟物质，然后水浴加热后装入透析袋中透析，即得水溶性透明超疏水涂料。
本发明第二种技术方案的特点还在于，
步骤1中疏水性单体A与步骤1中溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；所述亲水性单体B与步骤1中溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；所述引发剂与疏水性单体A的的摩尔比为0.01～0.05:1。
步骤2中的离心-清洗的动作重复5～7次，清洗时的清洗剂是体积分数为75％的乙醇。
步骤3中含氟物质与亲水性单体B的摩尔比为0.5～0.8：1，氟化微球与步骤3中蒸馏水的质量比为0.01～0.05:1。
步骤3中的水浴加热具体为：60℃水浴加热3h；步骤3中透析袋为分子截流量为3500的透析袋，透析时长为7天。
本发明所采用的第三种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，水溶性透明超疏水涂料在基材表面形成涂层，具体按照如下步骤实施：
步骤1，基材表面处理，首先将基材放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗2～3遍；然后将清洗过的基材放入丙酮中超声10min后用N2将基材表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的基材放入H2SO4和H2O2的混合溶液中后进行90℃水浴加热2h，再利用N2吹干基材表面，其中，H2SO4质量百分比为98％，H2O2质量百分比为30％；
步骤2，透明超疏水涂层的构筑，先将步骤1表面处理后的基材浸泡于水溶性透明超疏水涂料中，后经纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干。
本发明第三种技术方案的特点还在于，
基材为棉布、纸张、秸秆、木塑、石材、玻璃中的任意一种。
步骤1中的H2SO4与H2O2的体积比为7:3。
步骤2中的浸泡时间为1h～3h，烘干时间为1h～3h，烘干温度为80℃。
本发明第一种技术方案的有益效果是，水溶性透明超疏水涂料具有透光性、超疏水性。
本发明第二种技术方案的有益效果是，使用本制备方法制备的水溶性透明超疏水涂料以水为溶剂，减少有机溶剂的使用，这些有机溶剂易挥发、易燃并且对人体有害，对环境也有着很大的污染，因此不仅保护了环境，而且还避免对操作者的伤害，同时以水为溶剂也降低了成本。
本发明第三种技术方案的有益效果是，本发明的水溶性透明超疏水涂料因其透光性好且环保，可广泛应用于玻璃、棉布、纸张、木塑复合材料等基材表面，扩大了基材的应用范围；涂料的应用方法采用浸泡技术，节能环保，制备过程简单、成本低；本发明使用水溶性透明超疏水涂料所构筑的木塑表面超疏水涂层的水接触角为162±4°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率为82％，具有良好的层透光性，水滴在木塑基材表面1h后的接触角为153±2.7°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
附图说明
图1为本发明一种水溶性透明超疏水涂料在纸张表面构筑涂层的水接触角图；
图2为本发明一种水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑涂层的水接触角图；
图3为本发明一种水溶性透明超疏水涂料在棉布表面构筑涂层的水接触角图；
图4为本发明一种水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑涂层的水接触角图；
图5为本发明一种水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑涂层的水接触角图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料由结构式为P(A-r-B)的聚合物与含氟物质反应生成，P(A-r-B)由疏水性单体A和亲水性单体B在引发剂作用下生成；
疏水性单体A为：苯乙烯；
亲水性单体B为：甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯基缩水甘油醚、1,2-环氧基-5-己烯、4-硝基苯乙烯、苯乙烯磺酸钠中的任意一种；
引发剂为：过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐中的任意一种；
含氟物质为：三氟乙酸、甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟己基乙烯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯中的任意一种。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料的制备方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，首先将疏水性单体A和亲水性单体B加入蒸馏水中并用超声分散均匀，然后通氮除氧30min～60min后加入引发剂水溶液得到溶液C最后60～80℃水浴加热1h后即得P(A-r-B)微球悬浮液，溶液C中的溶剂为上述蒸馏水及引发剂水溶液中的蒸馏水，其中，疏水性单体A与溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；亲水性单体B与溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；引发剂与疏水性单体A的的摩尔比为0.01～0.05:1；
步骤2，首先用质量百分比为75％的乙醇将步骤1得到的P(A-r-B)微球悬浮液破乳，然后进行离心-清洗的动作，最后烘干，研磨即得P(A-r-B)微球，其中，离心-清洗的动作重复5～7次，清洗时的清洗剂是体积百分比75％的乙醇；
步骤3，首先将步骤2得到的P(A-r-B)微球用超声均匀分散于蒸馏水中并加入含氟物质，然后水浴加热后装入透析袋中透析，即得水溶性透明超疏水涂料；其中，含氟物质与亲水性单体B的摩尔比为0.5～0.8：1，氟化微球与本步骤中蒸馏水的质量比为0.01～0.05:1；水浴加热具体为：60℃水浴加热3h；透析袋为分子截流量为3500的透析袋，透析时长为7天；
本发明所采用的第三种技术方案是，一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，水溶性透明超疏水涂料在基材表面形成涂层，基材为棉布、纸张、秸秆、木塑、石材、玻璃中的任意一种，具体按照如下步骤实施：
步骤1，基材表面处理，首先将基材放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗2～3遍；然后将清洗过的基材放入丙酮中超声10min后用N2将基材表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的基材放入H2SO4和H2O2的混合溶液中后进行90℃水浴加热2h，再利用N2吹干基材表面，其中，H2SO4质量百分比为98％，H2O2质量百分比为30％；H2SO4与H2O2体积比为7：3；
步骤2，透明超疏水涂层的构筑，先将步骤1表面处理后的基材浸泡于水溶性透明超疏水涂料中，最后经纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，其中，浸泡时间为1h～3h，烘干时间为1h～3h，烘干温度为80℃。
本发明采用无皂乳液聚合法制备出P(A-r-B)微球；将含氟物质与均匀分散的P(A-r-B)微球反应制备氟化微球，经水溶液透析得到氟化微球的水溶性透明超疏水涂料；将基材浸泡于氟化微球悬浮液中，经纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干得到透明超疏水涂层。本发明制备所得的涂料具有水溶性超疏水的性能，制备工艺简单，浸泡技术简便，节能环保，适用于棉布、纸张、秸秆、木塑、石材、玻璃等基材表面。
实施例1
水溶性透明超疏水涂料的制备方法，
步骤1，首先将磁子、0.2g苯乙烯(St)、0.1g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和8ml蒸馏水分别加入25ml圆底烧瓶密封，超声分散均匀后通氮除氧30min；然后加入含有0.006g过硫酸钾(KPS)引发剂的2ml水溶液，60℃水浴加热1h，制备得到聚(苯乙烯-无规-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(P(St-r-GMA))微球悬浮液。
步骤2，首先用乙醇将步骤1得到的P(St-r-GMA)微球破乳，然后重复进行5次离心-清洗的动作以除去未反应的单体及引发剂，其中清洗剂是体积百分比为75％的乙醇，最后以80℃烘干、研磨得到P(St-r-GMA)微球。
步骤3，首先将磁子和含有0.1g P(St-r-GMA)微球的10ml蒸馏水分别加入25ml圆底烧瓶，超声分散均匀后，加入0.0187g三氟乙酸，60℃水浴加热3h，装入分子截流量为3500的透析袋中，水中透析7天，得到水溶性透明超疏水涂料。
水溶性透明超疏水涂料的应用方法，
步骤1，纸张的表面处理，首先将纸张放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗2遍；然后将清洗过的纸张放入丙酮中超声10min后用N2将纸张表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的纸张放入烧杯中，按H2SO4与H2O2体积比为7：3的比例，依次向烧杯中加入浓度为98％的H2SO4和浓度为30％的H2O2，将烧杯中的纸张90℃水浴加热2h后利用N2吹干纸张表面。
步骤2，纸张表面构筑透明超疏水涂层，将纸张浸泡于水溶性透明超疏水涂料中2h，最后经过纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，烘干时间为3h，烘干温度为80℃。
水溶性透明超疏水涂料在纸张表面构筑的涂层的水接触角如图1所示，所得水溶性透明超疏水纸张表面的水接触角为150±2.7°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率80％，水滴在纸张表面1h后的接触角为142±2.3°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
实施例2
水溶性透明超疏水涂料的制备方法，
步骤1，首先将磁子、0.2g苯乙烯(St)、1g丙烯酸(AA)和16ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶密封，超声分散均匀后通氮除氧40min；然后再加入含有0.0052g偶氮二异丁脒盐酸盐引发剂的4ml水溶液，70℃水浴加热1h，制备得到聚(苯乙烯-无规-丙烯酸)(P(St-r-AA))微球悬浮液；
步骤2，首先用乙醇将步骤1得到的P(St-r-AA)微球悬浮液破乳，然后重复进行6次离心-清洗的动作以除去未反应的单体及引发剂，其中清洗剂是体积百分比为75％的乙醇，最后以80℃烘干、研磨得到P(St-r-GMA)微球；
步骤3，将磁子和含有0.5g P(St-r-AA)微球的20ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶，超声分散均匀后，加入0.9232g全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，60℃水浴加热3h，装入分子截流量为3500的透析袋中，水中透析7天，得到水溶性透明超疏水涂料。
水溶性透明超疏水涂料的应用方法，
步骤1，木塑的表面处理，首先将木塑放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗2遍；然后将清洗过的木塑放入丙酮中超声10min后用N2将木塑表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的木塑放入烧杯中，按H2SO4与H2O2体积比为7：3的比例，依次向烧杯中加入浓度为98％的H2SO4和浓度为30％的H2O2，将烧杯中的木塑90℃水浴加热2h后利用N2吹干木塑表面。
步骤2，木塑表面的透明超疏水涂层的构筑，先将表面处理的木塑浸泡于水溶性透明超疏水涂料中1h，最后经过纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，烘干时间为2h，烘干温度为80℃。
水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑的涂层的水接触角如图2所示，所得水溶性透明超疏水木塑表面的水接触角为156±1.8°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率75％，水滴在木塑表面1h后的接触角为145±5.3°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
实施例3
水溶性透明超疏水涂料的制备方法，
步骤1，首先将磁子、0.5g苯乙烯(St)、0.3g甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)和16ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶密封，超声分散均匀后通氮除氧50min；然后加入含有0.0649g过硫酸钾(KPS)引发剂的4ml水溶液，80℃水浴加热1h，制备得到聚(苯乙烯-无规-甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯)(P(St-r-DMAEMA))微球悬浮液；
步骤2，首先用乙醇将步骤1得到的P(St-r-DMAEMA)微球悬浮液破乳，然后重复进行6次离心-清洗的动作以除去未反应的单体及引发剂，其中清洗剂是体积百分比为75％的乙醇，最后以80℃烘干、研磨得到P(St-r-DMAEMA)微球；
步骤3，将磁子和含有0.3g P(St-r-DMAEMA)微球的20ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶，超声分散均匀后，加入0.0870g三氟乙酸(TFA)，60℃水浴加热3h，装入分子截流量为3500的透析袋中，水中透析7天，得到水溶性透明超疏水涂料。
水溶性透明超疏水涂料的应用方法，
步骤1，棉布的表面处理，首先将棉布放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗3遍；然后将清洗过的棉布放入丙酮中超声10min后用N2将棉布表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的棉布放入烧杯中，按H2SO4与H2O2体积比为7：3的比例，依次向烧杯中加入浓度为98％的H2SO4和浓度为30％的H2O2，将烧杯中的棉布90℃水浴加热2h后利用N2吹干棉布表面。
步骤2，棉布表面透明超疏水涂层的构筑，将表面处理的棉布浸泡于水溶性透明超疏水涂料3h，最后经过纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，烘干时间为1h，烘干温度为80℃。
水溶性透明超疏水涂料在棉布表面构筑的涂层的水接触角如图3所示，所得水溶性透明超疏水棉布表面的水接触角为152±4.2°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率78％，水滴在棉布表面1h后的接触角为145±2.7°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
实施例4
水溶性透明超疏水涂料的制备方法，
步骤1，首先将磁子、0.3g苯乙烯(St)、0.1g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和16ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶密封，超声分散均匀后通氮除氧60min；然后，加入含有0.0234g过硫酸钾(KPS)引发剂的4ml水溶液，65℃水浴加热1h，制备得到聚(苯乙烯-无规-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(P(St-r-GMA))微球悬浮液；
步骤2，首先用乙醇将步骤1得到的P(St-r-GMA)微球悬浮液破乳，然后重复进行6次离心-清洗的动作以除去未反应的单体及引发剂，其中清洗剂是体积百分比为75％的乙醇，最后以80℃烘干、研磨得到P(St-r-GMA)微球；
步骤3，将磁子和含有0.2g P(St-r-GMA)微球的20ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶，超声分散均匀后，加入0.3605g全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯，60℃水浴加热3h，装入分子截流量为3500的透析袋中，水中透析7天，得到水溶性透明超疏水涂料。
水溶性透明超疏水涂料的应用方法，
步骤1，木塑的表面处理，首先将木塑放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗3遍；然后将清洗过的木塑放入丙酮中超声10min后用N2将木塑表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的木塑放入烧杯中，按H2SO4与H2O2体积比为7：3的比例，依次向烧杯中加入浓度为98％的H2SO4和浓度为30％的H2O2，将烧杯中的木塑90℃水浴加热2h后利用N2吹干木塑表面。
步骤2，木塑表面的透明超疏水涂层的构筑，将表面处理的玻璃片浸泡于水溶性透明超疏水涂料1h，最后经过纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，烘干时间为3h，烘干温度为80℃。
水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑的涂层的水接触角如图4所示，所得水溶性透明超疏水木塑表面的水接触角为162±4°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率82％，水滴在木塑表面1h后的接触角为153±2.7°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
实施例5
水溶性透明超疏水涂料的制备方法，
步骤1，首先将磁子、0.2g苯乙烯(St)、0.4g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和16ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶密封，超声分散均匀后通氮除氧30min，然后再加入含有0.006g过硫酸钾(KPS)引发剂的4ml水溶液，75℃水浴加热1h，制备得到聚(苯乙烯-无规-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(P(St-r-GMA))微球悬浮液，
步骤2，首先用乙醇将步骤1得到的P(St-r-GMA)微球悬浮液破乳，然后重复进行6次离心-清洗的动作以除去未反应的单体及引发剂，其中清洗剂是体积百分比为75％的乙醇，最后以80℃烘干、研磨得到P(St-r-GMA)微球；
步骤3，将磁子和含有0.2g P(St-r-GMA)微球的20ml蒸馏水分别加入50ml圆底烧瓶，超声分散均匀后，加入0.0641g三氟乙酸(TFA)，60℃水浴加热3h，装入分子截流量为3500的透析袋中，水中透析7天，得到水溶性透明超疏水涂料。
水溶性透明超疏水涂料的应用方法，
步骤1，木塑的表面处理，首先将木塑放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗3遍；然后将清洗过的木塑放入丙酮中超声10min后用N2将木塑表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的木塑放入烧杯中，按H2SO4与H2O2体积比为7：3的比例，依次向烧杯中加入浓度为98％的H2SO4和浓度为30％的H2O2，将烧杯中的木塑90℃水浴加热2h后利用N2吹干木塑表面。
步骤2，木塑表面透明超疏水涂层的构筑，将表面处理的木塑材料浸泡于水溶性透明超疏水涂料中2h，最后经过纯度为99.5％的四氢呋喃洗涤后烘干，烘干时间为3h，烘干温度为80℃。
水溶性透明超疏水涂料在木塑表面构筑的涂层的水接触角如图5所示，所得水溶性透明超疏水木塑表面的水接触角为147±4.6°，在波长为400nm～800nm的可见光范围内透光率79％，水滴在木塑表面1h后的接触角为141±3.1°，具有良好的水溶性及超疏水特性。
本发明的制备方法以水为溶剂同时采用无皂乳液聚合的方法，减少了有机溶剂的使用也降低了成本，与其他常用的制备方法相比实验条件要求较低，本发明的应用方法采用浸泡技术构筑超疏水表面，工艺简单成本低。

Claims (5)

1.一种水溶性透明超疏水涂料的制备方法，其特征在于，水溶性透明超疏水涂料由结构式为P（A-r-B）的聚合物与含氟物质反应生成，所述P（A-r-B）由疏水性单体A和亲水性单体B在引发剂作用下生成；
疏水性单体A为：苯乙烯；
所述亲水性单体B为：甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯基缩水甘油醚、1,2-环氧基-5-己烯、4-硝基苯乙烯、苯乙烯磺酸钠中的任意一种；
所述引发剂为：过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐中的任意一种；
所述含氟物质为：甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟己基乙烯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯中的任意一种；
具体按照如下步骤实施：
步骤1，首先将疏水性单体A和亲水性单体B加入蒸馏水中并用超声分散均匀，然后通氮除氧30min～60min后加入引发剂水溶液得到溶液C，最后60～80℃水浴加热1h后即得P（A-r-B）微球悬浮液，其中，所述溶液C中的溶剂为所述蒸馏水及所述引发剂水溶液中的蒸馏水；
步骤2，首先用质量百分比为75%的乙醇将步骤1得到的P（A-r-B）微球悬浮液破乳，然后进行离心-清洗的动作，最后烘干，研磨即得P（A-r-B）微球；
步骤3，首先将步骤2得到的P（A-r-B）微球用超声均匀分散于蒸馏水中并加入含氟物质形成氟化微球，然后水浴加热后装入透析袋中透析，即得水溶性透明超疏水涂料；
所述步骤2中的离心-清洗的动作重复5～7次，清洗时的清洗剂是体积百分比为75%的乙醇；
所述步骤3中所述含氟物质与亲水性单体B的摩尔比为0.5～0.8：1，所述氟化微球与所述步骤3中蒸馏水的质量比为0.01～0.05:1；
所述步骤3中的水浴加热具体为：60℃水浴加热3h；所述步骤3中透析袋为分子截流量为3500的透析袋，透析时长为7天。
2.如权利要求1所述的一种水溶性透明超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述疏水性单体A与步骤1中溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；所述亲水性单体B与步骤1中溶液C中溶剂的质量比为0.01～0.05:1；所述引发剂与疏水性单体A的的摩尔比为0.01～0.05:1。
3.一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任意一项所述的制备方法制备的水溶性透明超疏水涂料，所述水溶性透明超疏水涂料在基材表面形成涂层，具体按照如下步骤实施：
步骤1，基材表面处理，首先将基材放入无水乙醇中超声10min后用去离子水冲洗2～3遍；然后将清洗过的基材放入丙酮中超声10min后用N2将基材表面的丙酮吹干；最后将丙酮处理过的基材放入H2SO4和H2O2的混合溶液中后进行90℃水浴加热2h，再利用N2吹干基材表面，其中，H2SO4质量百分比为98%，H2O2质量百分比为30%；
步骤2，透明超疏水涂层的构筑，先将步骤1表面处理后的基材浸泡于水溶性透明超疏水涂料中，后经纯度为99.5%的四氢呋喃洗涤后烘干；
所述基材为棉布、纸张、秸秆、木塑、石材、玻璃中的任意一种。
4.如权利要求3所述的一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，其特征在于，所述步骤1中的H2SO4与H2O2的体积比为7:3。
5.如权利要求3所述的一种水溶性透明超疏水涂料的应用方法，其特征在于，所述步骤2中的浸泡时间为1h～3h，烘干时间为1h～3h，烘干温度为80℃。
CN201910549013.7A 2019-06-24 2019-06-24 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用 Active CN110204990B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910549013.7A CN110204990B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910549013.7A CN110204990B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110204990A CN110204990A (zh) 2019-09-06
CN110204990B true CN110204990B (zh) 2021-08-06

Family

ID=67794128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910549013.7A Active CN110204990B (zh) 2019-06-24 2019-06-24 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110204990B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111393942B (zh) * 2020-04-29 2022-05-10 美盈森集团股份有限公司 一种超疏水涂层剂、透明超疏水涂层及其制备方法和应用
CN113249970A (zh) * 2021-04-20 2021-08-13 西安理工大学 环境响应性超疏水-亲水可逆转化材料表面的制备方法
CN114231161B (zh) * 2021-12-31 2022-11-18 深圳南科新材科技有限公司 一种防雾涂料组合物及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109400798A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 江南大学 环保型超疏水/疏油纺织品整理剂、其制备方法及应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104961854A (zh) * 2015-07-22 2015-10-07 广州市高士实业有限公司 一种含硅氟的苯丙乳液及其制备方法
CN105859937A (zh) * 2016-04-25 2016-08-17 山东玉皇化工有限公司 一种具有疏水性能的氟硅改性苯丙乳液及其制备方法
CN109535902B (zh) * 2018-10-15 2021-01-15 西安理工大学 一种用于木塑复合材料表面的超双疏涂料的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109400798A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 江南大学 环保型超疏水/疏油纺织品整理剂、其制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110204990A (zh) 2019-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110204990B (zh) 一种水溶性透明超疏水涂料及其制备方法和应用
CN100591735C (zh) 有机/无机杂化反应性半互穿网络结构乳液的制备方法
CN106967191B (zh) 一种超双疏含氟聚合物纳米材料的绿色制备方法
CN103013208B (zh) 一种水溶性uv固化含氟丙烯酸酯涂料及其制备方法
CN103130969B (zh) 含氟聚合物微球
CN109535902B (zh) 一种用于木塑复合材料表面的超双疏涂料的制备方法
CN109868025B (zh) 一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法
CN103333314B (zh) 一种阳离子光固化含氟聚氨酯树脂及其制备方法
CN104877089A (zh) 一种改性含氟丙烯酸超疏水树脂乳液的制备方法
CN106012525A (zh) 应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法
CN112940172B (zh) 一种水性光响应自修复皮革涂饰剂的制备方法
CN112375448A (zh) 一种高硬度的碳纳米管改性丙烯酸树脂复合涂膜及制法
CN111393942A (zh) 一种超疏水涂层剂、透明超疏水涂层及其制备方法和应用
CN116535585B (zh) 一种含氟环氧丙烯酸酯聚合物、光固化透明超疏水涂料及制备方法
CN113527577A (zh) 一种低孔低渗油藏调驱用超支化聚丙烯酰胺纳米微球的制备方法及其应用
CN105837757B (zh) 一种微凝胶水性丙烯酸壳核树脂乳液及其制备方法
CN105062314A (zh) 一种耐高低温uv塑胶涂料及其制备方法
CN106397662B (zh) 一种具有自动修复功能的丙烯酸微凝胶乳液及其制备方法
CN108531053B (zh) 一种改性苯胺三元共聚物/水性树脂复合防腐涂料的制备方法
CN111635650B (zh) 一种快干型真石漆及其制备方法
CN107501574B (zh) 一种uv固化水性复合乳液及其制备方法和应用
CN112048225A (zh) 一种具有微纳层级结构的超疏水涂料及其制备方法
CN108794683B (zh) 一种自动修复丙烯酸微凝胶自乳化乳液及其制备方法
CN108178962B (zh) 一种两性离子防污涂料树脂及其制备方法
CN111534158A (zh) 一种聚苯乙烯/聚硅氧烷超疏水复合薄膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231007

Address after: 466235, 50 meters east of Linchang, Sandian Town, Xiangcheng City, Zhoukou City, Henan Province

Patentee after: Beijing Jianzhong Group Zhoukou Honglin Building Materials Technology Co.,Ltd.

Address before: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, No. 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518109

Patentee before: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20231007

Address after: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, No. 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518109

Patentee after: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Address before: 710048 Shaanxi province Xi'an Beilin District Jinhua Road No. 5

Patentee before: XI'AN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right