CN110938373A - 一种无氟疏油涂料及其应用 - Google Patents

一种无氟疏油涂料及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110938373A
CN110938373A CN201911274399.1A CN201911274399A CN110938373A CN 110938373 A CN110938373 A CN 110938373A CN 201911274399 A CN201911274399 A CN 201911274399A CN 110938373 A CN110938373 A CN 110938373A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorine
free
coating
oleophobic
oleophobic coating
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.)
Granted
Application number
CN201911274399.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110938373B (zh
Inventor
赵杰
王洋
范勇
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.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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 Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201911274399.1A priority Critical patent/CN110938373B/zh
Publication of CN110938373A publication Critical patent/CN110938373A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110938373B publication Critical patent/CN110938373B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • 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
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • 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
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • C09D5/1675—Polyorganosiloxane-containing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes

Abstract

本发明提供了一种无氟疏油涂料及其应用、无氟疏油涂层及其应用，属于疏油涂层材料技术领域。本发明提供了一种无氟疏油涂料，包括以下组分：硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液；所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比为(1～4):(4～10):(10～3～10‑9)；所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度为1～3.5mol/L；所述硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18。本发明提供的无氟疏油涂料，以硅烷偶联剂、正硅酸乙酯为主体，以乙醇溶液为溶剂，在盐酸的作用下，得到的无氟疏油涂料中含有长链烷基，疏油效果优异；不含氟化物和毒性有机溶剂，绿色环保；而且无氟疏油涂料透明度高，在室温下可保存一年以上，贮存稳定性好。

Description

一种无氟疏油涂料及其应用
技术领域
本发明涉及疏油涂层材料技术领域，具体涉及一种无氟疏油涂料及其应用。
背景技术
疏水、疏油涂层具有油滴在固体表面形成圆球而不润湿涂层表面的特点，在民用及工业领域有广泛的应用前景。涂层表面的不润湿性主要以接触角作为考量依据：当油滴在平面上不润湿而呈球形时，其球体与界面在固-液-气三相间所成的角度称为水/油接触角，一般将水/油接触角＜90°的表面称为亲水/亲油表面，接触角＞90°时称为疏水/疏油表面。
随着社会的发展，人们对疏油材料的要求已经极为迫切，疏油涂料形成的涂层对油不润湿，具有抗污、自清洁的特性，在实际应用中具有很大的潜力。例如，将疏油涂料用于建筑外表面，既可以防止沾污，又具有良好的自清洁作用；用于建筑物玻璃幕墙以达到拒水、防尘、防雾的要求；用于室内装修材料表面，例如厨房等易沾污的场所可以有效减少污染，减轻清洁所带来的人力消耗，提供舒适的居家体验；制备防涂鸦涂料，既可以防止水性笔的污染，又可以防止油性笔的涂写；另外还可以用于耐沾污石油管道、耐油污轮船汽车、自清洁汽车玻璃和耐污织物等。
目前，疏油涂层通常是将表面粗糙化与含全氟化有机化合物的涂料形成的涂层结合起来得到，这种全氟化粗糙表面已经被证明具有极高的静态接触角CA(CA≥150°)以及低CA滞后(≤5°)的特点，在某些情况下(如3～10μL≤10°)可使低体积液滴无拖痕滑落。但是，含氟化合物对环境和人类健康造成了严重的威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无氟疏油涂料及其应用。本发明提供的无氟疏油涂层疏油效果优异，且不含氟化物，绿色环保。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种无氟疏油涂料，包括以下组分：硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液；
所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比为(1～4):(4～10):(10～3～10-9)；
所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度为1～3.5mol/L；
所述硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18。
优选的，所述乙醇溶液中乙醇的体积分数为80～95％。
优选的，所述硅烷偶联剂包括辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述无氟疏油涂料在基材表面疏油处理中的应用。
优选的，所述应用为：在所述基材上涂覆无氟疏油涂料形成无氟疏油涂层，所述基材和无氟疏油涂层之间还设置有聚硅氧烷涂层。
优选的，所述无氟疏油涂层的厚度为0.7～1.5μm。
优选的，所述聚硅氧烷涂层的制备原料包括硅氧烷、固化剂和溶剂。
优选的，所述硅氧烷包括环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚醚聚硅氧烷共聚物中的一种或几种。
优选的，所述聚硅氧烷涂层的厚度为0.7～1.5μm。
本发明提供了上述技术方案所述的无氟疏油涂料形成的无氟疏油涂层在高表面张力液体探针、非极性低表面张力液体探针、不混相探针或混相的液体探针中的应用。
本发明提供了一种无氟疏油涂料，包括以下组分：硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液；所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比为(1～4):(4～10):(10～3～10-9)；所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度为1～3.5mol/L；所述硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18。无氟疏油涂料涂覆时，硅烷偶联剂中的长链硅烷会迁移到涂料与基材的界面，水解生成硅醇基，进而与基材表而羟基形成氢键或缩合成-SiO-M(M代表基材表面)，同时长链硅烷各分子间的硅醇基又相互缩合、齐聚形成网状结构的膜覆盖在基材表面，因而无氟疏油涂料的疏油性能优异且附着力强；盐酸促进硅酸乙酯和硅烷偶联剂水解；硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18，相邻的烷基链之间的相互作对于碳链的迁移率基本无影响，因而无氟疏油涂料透明度高；而且无氟疏油涂料不含氟化物和毒性有机溶剂，绿色环保；可在室温下保存一年以上，贮存稳定性好。
附图说明
图1为实施例1和对照例1配制的无氟疏油涂料的状态图，其中，18代表对照例1，12代表实施例1。
图2为铁片基材表面和实施例2制备的无氟疏油涂层表面植物油滴滑落效果图，其中，A为铁片基材，B为无氟疏油涂层；
图3为实施例3制备的无氟疏油涂层在不同倍数下的扫描电子显微镜图；
图4为实施例4制备的无氟疏油涂层表面植物油滴在0s、12s和24s的滑落效果图；
图5为实施例4制备的无氟疏油涂层表面十六烷滴在0s、3s和6s的滑落效果图；
图6为实施例4制备的无氟疏油涂层表面甲苯滴在0s和3s的滑落效果图；
图7为实施例4制备的无氟疏油涂层表面丙酮滴在0s和2s的滑落效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种无氟疏油涂料，包括以下组分：硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液；
所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比为(1～4):(4～10):(10～3～10-9)；
所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度为1～3.5mol/L；
所述硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述硅烷偶联剂优选包括辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或几种。在本发明中，所述硅烷偶联剂的烷基链的碳数(Cn)<18时，相邻的烷基链之间的相互作对于碳链的迁移率影响不大，因而无氟疏油涂料透明度高，且无氟疏油涂料涂覆后所得涂层光滑，表现出可忽略的接触角(CA)滞后现象；在倾斜角度较低时，烷烃(正十六烷、正十二烷或正癸烷)就可以很迅速地移动。而当Cn值超过18时，相邻的烷基链之间的相互作用会严格抑制碳链的迁移率，因而无氟疏油涂料的透明度和流动性都显著下降，进而其疏油效果也明显下降。
在本发明中，所述盐酸的作用为促进硅酸乙酯和硅烷偶联剂水解。
在本发明中，所述正硅酸乙酯的耐热性能和耐化学稳定性好，本发明以硅烷偶联剂和正硅酸乙酯作为无氟疏油涂料的主体，能够提高的无氟疏油涂料化学稳定性和贮存稳定性。
在本发明中，所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比优选为(2～4):(4～8):(10～5～10-9)，更优选为(3～4):(4～7):(10～6～10-9)。
在本发明中，所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度优选为1.5～3mol/L，更优选为2～2.5mol/L。
在本发明中，所述乙醇溶液中乙醇的体积分数优选为80～95％，更优选为85～90％。本发明以乙醇溶液为溶剂，避免有毒溶剂对于环境的污染，绿色安全环保。
在本发明中，所述无氟疏油涂料的制备方法，优选包括以下步骤：将硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和溶剂混合，得到无氟疏油涂料。
在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌混合，所述搅拌混合的速度优选为3000～10000rpm，更优选为6000～10000rpm；时间优选为12～24h，更优选为12～14h。
本发明提供的无氟疏油涂料通过添加特定用量比例的硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液，得到的无氟疏油涂料中含有长链烷基，疏油效果优异，且不含氟化物和毒性有机溶剂，绿色环保；而且本发明提供的无氟疏油涂料透明度高，可在在室温下可保存一年以上，贮存稳定性好。
本发明提供了上述技术方案所述无氟疏油涂料在基材表面疏油处理中的应用。
在本发明中，所述应用优选为：在所述基材上涂覆无氟疏油涂料形成无氟疏油涂层，所述基材和无氟疏油涂层之间还设置有聚硅氧烷涂层。
在本发明中，聚硅氧烷涂层与基材的结合牢度高，能够避免无氟疏油涂层与基材直接接触，因为接触后无氟疏油涂层发生起皮而导致其疏油效果降低。而且无需对基材进行粗糙化处理。
在本发明中，所述应用的方法，优选包括以下步骤：在基材表面制备聚硅氧烷涂层，然后在聚硅氧烷涂层表面涂覆无氟疏油涂料。
在本发明中，所述聚硅氧烷涂层的制备原料优选包括硅氧烷和溶剂。在本发明中，所述硅氧烷优选包括环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚醚聚硅氧烷共聚物中的一种或几种，在本发明的实施例中，优选为环甲基硅氧烷和氨基硅氧烷的混合物、聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧的混合物；当硅氧烷为两种硅氧烷的混合物时，本发明对于两种硅氧烷的质量比没有特殊限定。
在本发明中，所述聚硅氧烷涂层的原料中的溶剂优选包括乙酸乙酯、四氢呋喃或乙酸丁酯，更优选为乙酸乙酯。在本发明中，所述硅氧烷和溶剂的质量比优选为(15～30):(70～85)，更优选为(15～20):(80～85)。
在本发明中，所述聚硅氧烷涂层的制备方法，优选包括以下步骤：将硅氧烷和溶剂混合，将所得聚硅氧烷涂料在基材表面涂膜后固化得到。
在本发明中，所述基材优选包括玻璃、硅片、塑料、金属片或金属氧化物片。在本发明中，所述基材在使用前优选依次进行预处理；所述预处理优选包括依次进行的丙酮超声洗涤、乙醇超声洗涤和氮气吹干。本发明对于所述超声洗涤的功率和温度没有特殊限定，采用本领域熟知的超声洗涤功率和温度即可；所述丙酮超声洗涤、乙醇超声洗涤的时间独立地优选为0.5～2h，更优选为0.5～1h。本发明对于所述氮气吹干的操作没有特殊限定，采用本领域数值的氮气吹干操作即可。本发明采用上述方法对基材进行预处理，能够保证基底干净，有利于提高基材与聚硅氧烷涂层的粘结性能。
完成所述氮气吹干后，本发明优选还包括将所得基材进行等离子清洗。本发明中，所述等离子清洗优选在等离子清洗机(PlasmaCleaner)中进行；所述等离子清洗的时间优选为3～4min。在本发明中，通过等离子清洗能够使得基材的表面发生羟基化，利于进一步提高基材与聚硅氧烷涂层的粘结性能。
在本发明中，所述涂膜的方式优选为旋涂；所述旋涂的速度优选为800～3000rpm，更优选为800rpm；时间优选为10～30s，更优选为15s。本发明采用旋涂方式进行涂膜，使得聚硅氧烷涂层的厚度小，进而提高聚硅氧烷涂层与基材的粘结牢固性。在本发明中，所述固化后的聚硅氧烷涂层的厚度优选为0.7～1.5μm，更优选为0.7～1μm。
在本发明中，所述固化优选在固化剂存在条件下进行。本发明对于所述固化剂的种类没有特殊限定，采用本领域熟知的固化剂即可。在本发明中，所述聚硅氧烷和固化剂的质量比优选为(8～12):1，更优选为10:1。在本发明中，当所述硅氧烷为聚二甲基硅氧烷时，优选采用市售的道康宁184；所述道康宁184中聚二甲基硅氧烷(A组分)和固化剂(B组分)的质量比优选为10:1。
在本发明中，所述固化的温度优选为80～160℃，更优选为80～140℃，最优选为80～120℃；时间优选为6～24h，更优选为6～18h，最优选为6～14h。在本发明中，所述固化过程中，所述硅氧烷发生固化，所得聚硅氧烷涂层与基材的结合牢度高，避免无氟疏油涂层与基材直接接触而导致无氟疏油涂层发生起皮，进而提高无氟疏油涂层的疏油效果。
在本发明中，所述无氟疏油涂料在聚硅氧烷涂层表面涂覆的方式优选为旋涂；所述旋涂的速度优选为800～3000rpm，更优选为800rpm；时间优选为10～30s，更优选为15s。本发明采用旋涂方式制备的无氟疏油涂层的厚度小，疏油性能优异。
在本发明中，所述干燥后的无氟疏油涂层的厚度优选为0.7～1.5μm，更优选为0.7～1μm。
完成所述涂膜后，本发明优选还包括将所得无氟疏油湿膜进行干燥，得到无氟疏油涂层。在本发明中，所述干燥的温度优选为室温；时间优选≥24h，更优选为24～72h。
与现有技术相比，本发明提供的无氟疏油涂层具有以下优势：(1)不需要表面粗糙或全氟化；(2)将无氟疏油涂层放入水中浸泡7天后仍具有良好的疏油效果，说明无氟疏油涂层与基体之间的结合牢固；(3)制备过程操作简单，成本较低；(4)本发明提供的无氟疏油涂层适用于玻璃、硅片、塑料、金属片或金属氧化物片多种基材，与基材粘结性能好，适用范围广；(5)本发明提供的无氟疏油涂层不含氟化物，绿色无污染，不会对环境造成危害。
本发明还提供了上述技术方案所述的无氟疏油涂料形成的无氟疏油涂层在高表面张力液体探针、非极性低表面张力液体探针、不混相探针或混相的液体探针中的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)制备无氟疏油涂料
将十二烷基三甲氧基硅烷、TEOS、乙醇、H2O和盐酸按照摩尔比为4:4:50:22:10-9的比例搅拌混合12h，得到无氟疏油涂料。
(2)制备无氟疏油涂层
将20mm×20的玻璃片依次用丙酮超声处理2h、无水乙醇超声处理2h，然后用氮气吹干，再置于等离子清洗机中处理3min，得到预处理玻璃基材；
将环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和固化剂溶于乙酸乙酯中搅拌混合均匀，然后将所得硅氧烷溶液以旋涂方式在预处理玻璃基材表面进行涂覆，在80℃条件下固化14h，得到聚硅氧烷涂层，其中，硅氧烷和固化剂的质量比为10:1硅氧烷质量占乙酸乙酯溶液质量的15％，旋涂的速度为800rpm，时间为15s；聚硅氧烷涂层厚度为0.8μm；
将步骤(1)制备的无氟疏油涂料旋涂到所述聚硅氧烷涂层表面，在室温条件下干燥72h，得到无氟疏油涂层；其中，旋涂的速度为800rpm，时间为15s，无氟疏油涂层的厚度为1.2μm。
本实施例制备的无氟疏油涂层对油的接触角为157°，具有良好的疏油性能；将无氟疏油涂层放入水中浸泡7天，无氟疏油涂层对油的接触角为150°，说明本发明提供的无氟疏油涂层疏水、疏油效果优异，且无氟疏油涂层与基材之间的结合牢固。
对照例1
按照实施例1的方法制备无氟疏油涂层，与实施例4的区别在于步骤(1)制备无氟疏油涂料过程中用十八烷基三甲氧基硅烷代替十二烷基三甲氧基硅烷。
本对照例制备的无氟疏油涂层不平滑，表面有裂纹，对油的接触角为100°，疏油性能不太好。
实施例1和对照例1制备的无氟疏油涂料的状态图如图1所示，其中18为对照例1制备的无氟疏油涂料，12为实施例1制备的无氟疏油涂料。由图1可知，当硅烷偶联剂的碳数为12时，配制的前体溶液透明度高，进而制备的无氟疏油涂层的疏油性能优异；当硅烷偶联剂的碳数为18时，配制的前体溶液浑浊，流动性下降，进而制备的无氟疏油涂层的疏油性能降低，这是由于相邻的烷基链之间的相互作用会抑制碳链的迁移率。
实施例2
(1)制备无氟疏油涂料
将十二烷基三甲氧基硅烷、TEOS、乙醇、H2O和盐酸按照摩尔比为4:6:55:28:10-12的比例搅拌混合12h，得到无氟疏油涂料。
(2)制备无氟疏油涂层
将20mm×20的铁片依次用丙酮超声处理2h、无水乙醇超声处理2h，然后用氮气吹干，再置于等离子清洗机中处理3min，得到预处理铁片基材；
将环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和固化剂溶于乙酸乙酯中搅拌混合均匀，然后将所得硅氧烷溶液以旋涂方式在预处理铁片基材表面进行涂覆，在80℃条件下固化14h，得到聚硅氧烷涂层，其中，硅氧烷和固化剂的质量比为10:1，硅氧烷质量占乙酸乙酯溶液质量的15％，旋涂的速度为800rpm，时间为15s；聚硅氧烷涂层厚度为1μm；
将步骤(1)制备的无氟疏油涂料旋涂到所述聚硅氧烷涂层表面，在室温条件下干燥72h，得到无氟疏油涂层；其中，旋涂的速度为800rpm，时间为15s，无氟疏油涂层的厚度为0.8μm。
实施例2制备的无氟疏油涂层对油的接触角为157°，具有良好的疏油性能；将无氟疏油涂层放入水中浸泡7天，无氟疏油涂层对油的接触角为151°，说明本发明提供的无氟疏油涂层疏水、疏油效果优异，且无氟疏油涂层与基材之间的结合牢固。
将植物油滴分别滴于本实施例制备的无氟疏油涂层和铁片基材表面，油滴滑落效果如图2所示，其中，A为铁片基材，B为无氟疏油涂层。由图2可知，铁片基材表面上油滴完全摊开，说明铁片基材表面不具备疏油的特点，无氟疏油涂层表面油滴15s内迅速滑落，并且无拖尾，说明本发明制备的无氟疏油涂层疏油效果优异。
实施例3
(1)制备无氟疏油涂料
将十二烷基三甲氧基硅烷、TEOS、乙醇、H2O和盐酸按照摩尔比为3:7:50:22:10-5的比例搅拌混合12h，得到无氟疏油涂料。
(2)制备无氟疏油涂层
将20mm×20的硅片依次用丙酮超声处理2h、无水乙醇超声处理2h，然后用氮气吹干，再置于等离子清洗机中处理3.5min，得到预处理硅片基材；
将聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和固化剂溶于乙酸乙酯中搅拌混合均匀，然后将所得硅氧烷溶液以旋涂方式在预处理硅片基材表面进行涂覆，在120℃条件下固化10h，得到聚硅氧烷涂层，其中，硅氧烷总质量和固化剂质量比为10:1，硅氧烷质量占乙酸乙酯溶液质量的18％，旋涂的速度为800rpm，时间为15s；聚硅氧烷涂层厚度为1.2μm；
将步骤(1)制备的无氟疏油涂料旋涂到所述聚硅氧烷涂层表面，在室温条件下干燥72h，得到无氟疏油涂层；其中，旋涂的速度为800rpm，时间为15s，无氟疏油涂层的厚度为1μm。
本实施例制备的无氟疏油涂层对油的接触角为155°，具有良好的疏油性能；将无氟疏油涂层放入水中浸泡7天，无氟疏油涂层对油的接触角为154°，说明本发明提供的无氟疏油涂层疏水、疏油效果优异，且无氟疏油涂层与基材之间的结合牢固。
实施例3制备的无氟疏油涂层在不同倍数下的扫描电子显微镜图如图3所示，由图3可知，本发明制备的所制备无氟疏油涂层光滑并且平整。
实施例4
(1)制备无氟疏油涂料
将癸基三甲氧基硅烷、TEOS、乙醇、H2O和盐酸按照摩尔比为3:6:50:22:10-6的比例搅拌混合12h，得到无氟疏油涂料。
(2)制备无氟疏油涂层
将20mm×20的不锈钢片依次用丙酮超声处理2h、无水乙醇超声处理2h，然后用氮气吹干，再置于等离子清洗机中处理4min，得到预处理不锈钢基材；
将道康宁184溶于乙酸乙酯中搅拌混合均匀，然后将所得硅氧烷溶液以旋涂方式在预处理不锈钢基材表面进行涂覆，在160℃条件下固化6h，得到聚硅氧烷涂层，其中，道康宁184中聚二甲基硅氧烷(A组分)和固化剂(B组分)的质量比为10:1，聚二甲基硅氧烷占乙酸乙酯溶液质量的25％，旋涂的速度为800rpm，时间为15s；聚硅氧烷涂层厚度为1.5μm；
将步骤(1)制备的无氟疏油涂料旋涂到所述聚硅氧烷涂层表面，在室温条件下干燥72h，得到无氟疏油涂层；其中，旋涂的速度为800rpm，时间为15s，无氟疏油涂层的厚度为1μm。
实施例4制备的无氟疏油涂层对油的接触角为160°，具有良好的疏油性能；将无氟疏油涂层放入水中浸泡7天，无氟疏油涂层对油的接触角为158°，说明本发明提供的无氟疏油涂层疏水、疏油效果优异，且无氟疏油涂层与基材之间的结合牢固。
分别植物油、十六烷、甲苯和丙酮滴于尺寸为2cm×2cm的无氟疏油涂层表面，观察其滑落效果。
将植物油滴滴于本实施例制备的无氟疏油涂层表面，植物油滴在0s、12s和24s的滑落位置如图4所示，其中，0s、12s和24s的滑落的距离分别为0、1cm和2cm。由图4可知，无氟疏油涂层表面的油滴在24s内迅速滑落，并且无拖尾，说明本发明制备的无氟疏油涂层疏油效果优异。
将十六烷滴滴于本实施例制备的无氟疏油涂层表面，十六烷滴在0s、3s和6s的滑落位置如图5所示，其中，0s、3s和6s的滑落的距离分别为0、1cm和2cm。由图5可知，无氟疏油涂层表面的十六烷滴在6s内迅速滑落，并且无拖尾，说明本发明制备的无氟疏油涂层疏油效果优异。
将甲苯滴滴于本实施例制备的无氟疏油涂层表面，甲苯滴在0s和3s的滑落位置如图6所示，其中，0s和3s的滑落的距离分别为0和2cm。由图6可知，无氟疏油涂层表面的甲苯滴在3s内迅速滑落，并且无拖尾，说明本发明制备的无氟疏油涂层疏油效果优异。
将丙酮滴滴于本实施例制备的无氟疏油涂层表面，丙酮滴在0s和2s的滑落位置如图7所示，其中，0s和2s的滑落的距离分别为0和2cm。由图7可知，无氟疏油涂层表面的丙酮滴在3s内迅速滑落试验材料的尺寸如何，并且无拖尾，说明本发明制备的无氟疏油涂层疏油效果优异。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无氟疏油涂料，其特征在于，包括以下组分：硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、盐酸和乙醇溶液；
所述硅烷偶联剂、正硅酸乙酯和盐酸的摩尔比为(1～4):(4～10):(10～3～10-9)；
所述正硅酸乙酯在乙醇溶液中的浓度为1～3.5mol/L；
所述硅烷偶联剂中烷基链的碳数<18。
2.根据权利要求1所述的无氟疏油涂料，其特征在于，所述乙醇溶液中乙醇的体积分数为80～95％。
3.根据权利要求1所述的无氟疏油涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
4.权利要求1～3任一项所述无氟疏油涂料在基材表面疏油处理中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用为：在所述基材上涂覆无氟疏油涂料形成无氟疏油涂层，所述基材和无氟疏油涂层之间还设置有聚硅氧烷涂层。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述无氟疏油涂层的厚度为0.7～1.5μm。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述聚硅氧烷涂层的制备原料包括硅氧烷、固化剂和溶剂。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述硅氧烷包括环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚醚聚硅氧烷共聚物中的一种或几种。
9.根据权利要求5、7或8所述的应用，其特征在于，所述聚硅氧烷涂层的厚度为0.7～1.5μm。
10.由权利要求1～3任一项所述的无氟疏油涂料形成的无氟疏油涂层在高表面张力液体探针、非极性低表面张力液体探针、不混相探针或混相的液体探针中的应用。
CN201911274399.1A 2019-12-12 2019-12-12 一种无氟疏油涂料及其应用 Active CN110938373B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911274399.1A CN110938373B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种无氟疏油涂料及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911274399.1A CN110938373B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种无氟疏油涂料及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110938373A true CN110938373A (zh) 2020-03-31
CN110938373B CN110938373B (zh) 2020-11-24

Family

ID=69910359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911274399.1A Active CN110938373B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种无氟疏油涂料及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110938373B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004039896A2 (de) * 2002-10-28 2004-05-13 Nanogate Technologies Gmbh Beschichtungsverfahren und beschichtungsmittel
CN107109123A (zh) * 2014-10-31 2017-08-29 住友化学株式会社 透明被膜

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004039896A2 (de) * 2002-10-28 2004-05-13 Nanogate Technologies Gmbh Beschichtungsverfahren und beschichtungsmittel
CN107109123A (zh) * 2014-10-31 2017-08-29 住友化学株式会社 透明被膜

Also Published As

Publication number Publication date
CN110938373B (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6625987B2 (ja) ポリフッ素含有シロキサン被覆
CN106189832B (zh) 有机聚硅氮烷/无机纳米材料超疏水涂层及其制备方法
CN108034334B (zh) 一种水性有机硅氟改性氧化石墨烯/环氧树脂涂料及其制备方法
CN106905807A (zh) 透明疏水疏油功能涂料及其形成的透明疏水疏油功能涂层
CN107254054B (zh) 一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂的制备方法及其应用
US20080090004A1 (en) Hydrophobic and Lyophobic Coating
US20080107864A1 (en) Method of Making a Surface Hydrophobic
CN105102558A (zh) 超疏水涂层
JP6154829B2 (ja) 疎油性コーティング
JP2877616B2 (ja) 親水撥油処理剤
US7211329B2 (en) Process for making a product with a long-lasting easily cleaned surface and product thereof
JP2016539085A (ja) フルオロアルキルシラン及びそれに由来するコーティング
TW200827416A (en) Method of fabricating transparent hydrophobic self-cleaning coating material and coating material and transparent coating made therefrom
JP4643696B2 (ja) 塗装面用２剤式撥水処理剤
CN101422774B (zh) 一种具有疏水效应的搪瓷表面涂层的制备方法
CN113698850A (zh) 一种耐磨耐腐蚀超疏水复合涂层及其制备方法
CN106084233B (zh) 一种含氟聚硅氧烷不粘助剂及其制备方法与应用
CN110938373B (zh) 一种无氟疏油涂料及其应用
CN108795290A (zh) 涂料组合物和涂料以及涂层和氧化硅涂层以及具有涂层的制品和在基底表面形成涂层的方法
CN110387191A (zh) 一种疏水涂层及其制备方法、疏水涂层溶液
JP3397394B2 (ja) ゾルゲル膜形成用コーテイング溶液と該ゾルゲル膜を下地層とした撥水性酸化物被膜の形成法
CN114804648A (zh) 一种无氟自清洁涂层及其制备方法和应用
JP2021080157A (ja) 超撥水性表面を有する構造体の製造方法
CN110698979A (zh) 一种车漆用无氟有机硅自洁增滑液及其制备方法
WO2019189791A1 (ja) 混合組成物

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