CN111690315A - 一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括将二氧化硅粉末和添加剂超声分散于溶剂中，制得组分A；将聚合物和氟碳化合物超声分散于组分A中，制得组分B；取一已打磨干净的基材样品完全浸渍于组份B中，干燥后制得具有耐磨自清洁功能的超疏水材料；还公开一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料。本发明结合采用共混法和浸渍法，严格控制二氧化硅粉末、添加剂、聚合物和氟碳化合物的质量分数占比，采用已打磨的基材样品，使组份B在基材样品表面和多孔结构中能够形成微纳级三维立体超疏水结构，提高耐磨性和耐久性；低表面能和良好的表面粗糙度的有机结合能大大地提高疏水材料的疏水性，进而达到耐磨自清洁功能的超疏水特性。

Description

一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及鞋底生产技术领域，具体涉及一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料及其制备方法。
背景技术
在下雨天或泥泞路面上行走时，目前市场上的户外运动服装，尤其是运动鞋鞋底很容易沾上泥水而影响美观。由于超疏水材料通常是指其表面静态水接触角大于150°、滚动角小于10°的材料，具有防水、自清洁等优异功能，于是在鞋底表面赋予耐磨自清洁超疏水的功能能有效防止或减少泥水附着，得到工业和科研界的极大关注。在已发表的文献中，例如中国专利CN201310023973.2公开了一种具有防止迸溅泥水的鞋底及其制备方法，该制备方法首先将聚合物、无机物胶体晶体颗粒和有机溶液混合、搅拌，制得含有聚合物与无机物胶体晶体颗粒的涂料溶液；然后将得到的涂料溶液喷涂到鞋底边缘表面形成涂层，干燥后得到具有防止迸溅泥水的鞋底。由于该涂层的微纳级表面粗糙结构耐磨性差，受到摩擦后防止迸溅泥水的功能很容易受损或消失；同时涂层只是简单附着于鞋底表面，在长时间穿着过程中，由于鞋底持续弯曲、伸直，很容易造成涂层脱落而失去防止迸溅泥水功能。
因此，如何增强涂层与鞋底的结合性能，进而提高制品的耐磨性能和疏水性能成为当下鞋底生产领域中存在的主要技术难题。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明公开了一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法；还公开了一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将二氧化硅粉末和添加剂超声分散于溶剂中，制得组分A，其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为0.5～5％：0.1～0.5％，且所述添加剂为附着力促进剂和/或偶联剂，所述附着力促进剂包括但不限于BYK4500、BYK4509、BYK4510、BYK4511、BYK4512，所述偶联剂包括但不限于KH550、KH560、KH570、KH580、KH590；
步骤2，将聚合物和氟碳化合物超声分散于所述组分A中，制得组分B，其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0～10％：0.1～10％，且所述氟碳化合物包括但不限于ST-100、ST-110、ST-200、ST-300、ST-500；
步骤3，取一已打磨干净的基材样品完全浸渍于所述组份B中，干燥后制得具有耐磨自清洁功能的超疏水材料。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述溶剂选自丁酮、甲苯、乙醇、水或任意二者的混合物。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述溶剂为丁酮和乙醇的混合溶剂，且丁酮和乙醇的体积比为2～8：8～2。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述溶剂为丁酮和甲苯的混合溶剂，且丁酮和甲苯的体积比为2～8：8～2。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述溶剂为乙醇和水的混合溶剂，且水和乙醇的体积比为3～7：7～3。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述二氧化硅粉末包括但不限于疏水型纳米二氧化硅、亲水型纳米二氧化硅、普通纳米二氧化硅、或任意二者或三者的组合，所述二氧化硅粉末的粒径为5～200nm。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述聚合物为聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或聚碳酸酯。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中在步骤3中，利用砂纸或砂轮打磨基材样品的表面，刷去或喷去表面碎屑，得到打磨干净的基材样品。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中在步骤3中，所述组份B亦可用传统刷涂法或喷涂法涂覆于基材样品表面；所述刷涂法工艺中，将涂料刷刷毛端浸泡到所述组份B中1～20s后取出，刮去涂料刷上多余的所述组份B，用该涂料刷将所述组分B涂覆于基材样品表面，涂覆1～5次；所述喷涂法工艺中，喷枪压力为2～10kg/cm2，涂料流量为50～250mL/min，单次喷涂时间为1～5s，喷涂距离为5～25cm，喷涂次数为1～5次。
上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其中所述基材样品包括但不限于聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、橡胶基材样品。
一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料，其采用如任一上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法制备。
本发明的有益效果为：
(1)通过采用砂纸或砂轮打磨基材样品表面，去除基材样品表面油污或其它污染物，且形成粗糙、多孔结构，以便于组份B浸渍于基材样品表面和多孔结构中提高附着强度，进而在基材样品表面和多孔结构中形成微纳级三维立体超疏水结构；
(2)严格控制二氧化硅粉末、添加剂、聚合物和氟碳化合物的质量分数占比，使组份B在基材样品表面能够形成稳定的微纳级多层粗糙结构，结合氟碳化合物提供的低表面能，因而形成具有水接触角大于150°、滚动角小于10°的超疏水自清洁表面；
(3)二氧化硅粉末能有效增加超疏水材料的表面粗糙度和硬度；配以合适配比的添加剂能使二氧化硅粉末、聚合物以及基材样品表面形成强化学键，进而增强组份B与基材样品的附着力强度；聚合物用于提供良好的成膜性、一定的疏水性和力学强度；氟碳化合物能有效降低组份B的表面能，因而，低表面能和良好的表面粗糙度的有机结合能大大地提高疏水材料的疏水性，进而达到超疏水的特性。
(4)采用浸渍法有效地提高组份B与基材样品的结合效果，并且辅以超声波处理，有效地促进所述组份B进入基材样品的多孔结构中，从而便于形成三维立体超疏水结构，提高耐磨性和耐久性；
(5)选用耐磨性较强的基材样品，例如乙烯-醋酸乙烯共聚物鞋底，有效地保护多孔结构中的三维立体超疏水结构不易磨损，从而提高其耐磨性和耐久性，具有很高的实用价值；
(6)本发明结合采用共混法和浸渍法，制备工艺简单，操作简便，无需使用昂贵生产设备，原料易得且便宜，生产成本低，易于连续大规模制备生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，而非对本发明进行限制。
本发明提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将二氧化硅粉末和添加剂超声分散于溶剂中，制得组分A，其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为0.5～5％：0.1～0.5％；优选地，所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为1～4％：0.1～0.5％，且所述添加剂为附着力促进剂和/或偶联剂，所述附着力促进剂包括但不限于BYK4500、BYK4509、BYK4510、BYK4511、BYK4512，所述偶联剂包括但不限于KH550、KH560、KH570、KH580、KH590；
步骤2，将聚合物和氟碳化合物超声分散于所述组分A中，制得组分B，其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0～10％：0.1～10％；优选地，所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0～5％：0.5～5％，且所述氟碳化合物包括但不限于ST-100、ST-110、ST-200、ST-300、ST-500；
步骤3，取一已打磨干净的基材样品完全浸渍于所述组份B中，干燥后制得具有耐磨自清洁功能的超疏水材料。
较佳地，所述溶剂选自丁酮、甲苯、乙醇、水或任意二者的混合物；具体地，根据实际需要，选择合适的溶剂种类和配比，例如，所述溶剂为丁酮和乙醇的混合溶剂，且丁酮和乙醇的体积比为2～8：8～2；或者所述溶剂为丁酮和甲苯的混合溶剂，且丁酮和甲苯的体积比为2～8：8～2；又或者所述溶剂为乙醇和水的混合溶剂，且水和乙醇的体积比为3～7：7～3。
较佳地，所述二氧化硅粉末包括但不限于疏水型纳米二氧化硅、亲水型纳米二氧化硅、普通纳米二氧化硅、或任意二者或三者的组合，所述二氧化硅粉末的粒径为5～200nm；优选地，所述二氧化硅粉末的粒径为5～100nm。
较佳地，所述聚合物为聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或聚碳酸酯。
进一步地，在步骤3中，利用砂纸或砂轮打磨基材样品的表面，刷去或喷去表面碎屑，得到打磨干净的基材样品，打磨厚度为0.1～2mm；优选地，打磨厚度为0.1～1mm，打磨的目的是去除基材样品表面油污或其它污染物，以及形成粗糙、多孔结构以便于所述组份B附着和浸入多孔结构中，进而在基材样品表面和多孔结构中形成微纳级三维立体超疏水结构；具体地，所述砂纸的目数为100～2000目，或砂轮粒度为60#～W5；优选地，所述砂纸的目数为400～1200目，或砂轮粒度为100#～W10。
更进一步地，本发明的基材样品不限于鞋底，亦可是具有其它形状和用途的多孔或发泡聚合物材料，具有很高耐磨性的此类基材样品能有效地保护于其表面和多孔结构中形成的微纳级三维立体超疏水结构，进而提高其耐磨性能；所述基材样品的材质包括但不限于聚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、橡胶等。
较佳地，本发明不限于采用上述公开的所述步骤2，除了采用将聚合物和氟碳化合物超声分散于所述组分A中的方式之外，所述聚合物亦可于所述步骤1中采用磁力或机械搅拌的方式溶解于所述溶剂中。
具体地，在步骤1和2中，超声条件：时间为0.5～1h，频率为20～25kHz，功率为340W，采用共混法辅以超声波处理，有利于各组分分散和混合均匀。
较佳地，本发明不限于采用所述步骤3中的浸渍法，除了采用将基材样品完全浸渍于所述组份B中的方式之外，亦可采用传统的刷涂法或喷涂法将所述组份B涂覆于已打磨干净的基材样品表面；所述刷涂法工艺中，将涂料刷刷毛端浸泡到所述组份B中1～20s后取出，刮去涂料刷上多余的所述组份B，用该涂料刷将所述组分B涂覆于基材样品表面，涂覆1～5次；所述喷涂法工艺中，喷枪压力为2～10kg/cm2，涂料流量为50～250mL/min，单次喷涂时间为1～5s，喷涂距离为5～25cm，喷涂次数为1～5次。
具体地，在步骤3的浸渍过程中，辅以或不辅以超声波处理，超声时间为0～2h，浸渍时间为0.5～24h，干燥温度为50～170℃，干燥时间为0.5～5h；优选地，超声时间为0.5～1h，浸渍时间为1～10h，干燥温度为70～100℃，干燥时间为1～2h；于浸渍过程中辅以超声波处理，有效地促进所述组份B进入基材样品的多孔结构中，从而便于形成三维立体超疏水结构。
本发明还提供一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料，其采用如上述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法制备。
现根据本发明的制备方法详细描述如下实施例，其中以下实施例以鞋底作为基材样品对本发明作进一步说明，而非对本发明进行限制：
需要说明的是，以下实施例均采用单向擦拭法检测耐磨性能，以确保检测结果具有可比性，其具体步骤包括：采用无尘布单向擦拭被测品，每单向擦拭5次，将擦拭后的被测品放入泥水混合物中搅拌，观察被测品的表面是否有泥水附着。
实施例1：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将1g疏水型纳米二氧化硅粉末加入到93.4g丁酮和乙醇的混合溶剂中，同时加入0.38g添加剂BYK4510，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分A；其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为1.1％：0.32％，所述二氧化硅粉末粒径为7～12nm，添加剂BYK4510的固含量为80％，所述溶剂丁酮和乙醇的体积比为1:1；
步骤2，将2.5g聚氨酯和2.86g氟碳化合物ST-200加入到所述组分A中，以所述步骤1的超声条件进行超声分散，制得组分B；其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为1％：1％，聚氨酯的固含量为40％，氟碳化合物ST-200的固含量为35％；
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中浸渍16h，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品A，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品A1和对照品A2。其中所述刷涂法中，涂料刷在组份B涂料中浸泡时间为10s，刷涂次数为1次；其中所述喷涂法中，喷枪压力为6kg/cm2,涂料流量为100mL/min，单次喷涂时间为2s，喷涂距离为10cm，喷涂次数为1次。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品A、对照品A1和对照品A2进行性能测定。
经测定，制品A的水接触角为150°，当单向擦拭60次后，其表面无泥水附着现象；对照品A1的水接触角为138°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象；对照品A2的水接触角为152°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象。
实施例2：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将1.5g普通纳米二氧化硅粉末和0.2g添加剂KH550加入到41.4g水和乙醇的混合溶剂中，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分A；其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为3.5％：0.16％，所述二氧化硅粉末粒径为30～80nm，添加剂KH550的固含量为99％，所述溶剂水和乙醇的体积比为1:1；
步骤2，将3.81g水性聚氨酯和4.8g氟碳化合物ST-110加入到所述组分A中，以所述步骤1的超声条件进行超声分散，制得组分B；其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0.4％：2.4％，水性聚氨酯的固含量为10.5％，氟碳化合物ST-110的固含量为25％；
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中辅以超声波浸渍30min，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品B，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品B1和对照品B2。所述刷涂法和所述喷涂法参数同实施例1。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品B、对照品B1和对照品B2进行性能测定。
经测定，制品B的水接触角为153°，当单向擦拭20次后，其表面出现泥水附着现象；对照品B1的水接触角为152°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象；对照品B2的水接触角为151°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象。
实施例3：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将1.5g普通纳米二氧化硅粉末和0.2g添加剂KH550加入到38.5g水和乙醇的混合溶剂中，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分A；其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为3.75％：0.5％，所述二氧化硅粉末粒径为30～80nm，添加剂KH550的固含量为99％，所述溶剂水和乙醇的体积比为1:1；
步骤2，将10g氟碳化合物ST-110加入到所述组分A中，以所述步骤1的超声条件进行超声分散，制得组分B；其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0％：5％，氟碳化合物ST-110的固含量为25％；
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中辅以超声波浸渍30min，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品C，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品C1和对照品C2。所述刷涂法和所述喷涂法参数同实施例1。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品C、对照品C1和对照品C2进行性能测定。
经测定，制品C的水接触角为153°，当单向擦拭25次后，其表面出现泥水附着现象；对照品C1的水接触角为154°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象；对照品C2的水接触角为147°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象。
实施例4：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将1g疏水型纳米二氧化硅粉末和0.19g添加剂BYK4510加入到93.4g丁酮和甲苯的混合溶剂中，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分A；其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为1.1％：0.32％，所述二氧化硅粉末粒径为7～12nm，添加剂BYK4510的固含量为80％，所述溶剂丁酮和甲苯的体积比为1:1；
步骤2，将2.5g聚氨酯和2.86g氟碳化合物ST-200加入到所述组分A中，以所述步骤1的超声条件进行超声分散，制得组分B；其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为1％：5％，聚氨酯的固含量为40％，氟碳化合物ST-200的固含量为35％，
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中浸渍1h，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品D，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品D1和对照品D2。所述刷涂法和所述喷涂法参数同实施例1。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品D、对照品D1和对照品D2进行性能测定。
经测定，制品D的水接触角为150°，当单向擦拭20次后，其表面出现泥水附着现象；对照品D1的水接触角为148°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象；对照品D2的水接触角为153°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象。
实施例5：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将2g亲水型纳米二氧化硅粉末和0.3g添加剂KH570加入到86.39g去离子水中，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分A；其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为2.26％：0.33％，所述二氧化硅粉末粒径为7～40nm，添加剂KH570的固含量为99％；
步骤2，将5.71g水性聚氨酯和5.6g氟碳化合物ST-110加入到所述组分A中，以所述步骤1的超声条件进行超声分散，制得组分B；其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0.6％：1.4％，聚氨酯的固含量为10.5％，氟碳化合物ST-110的固含量为25％；
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中辅以超声波浸渍1h，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品E，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品E1和对照品E2。所述刷涂法和所述喷涂法参数同实施例1。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品E、对照品E1和对照品E2进行性能测定。
经测定，制品E的水接触角为151°，当单向擦拭20次后，其表面出现泥水附着现象；对照品E1的水接触角为148°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象；对照品E2的水接触角为153°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象。
实施例6：本实施例提供的一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将1.8g乙烯-醋酸乙烯(EVA)树脂加入到91.57g丁酮和甲苯混合溶剂中，用磁力加热搅拌机搅拌1h，设定温度为55℃，转速为500转/min，得到组分A；其中所述EVA在组分A中的质量分数为1.93％，丁酮和甲苯的体积比为1:1；
步骤2，将1.5g疏水型纳米二氧化硅粉末、3.43g氟碳化合物ST-110和0.1g聚合物聚氨酯加入到组分A中，以频率为20～25kHz、功率为340W的超声分散机进行超声分散，运行时间每2s，停止1s，持续30min，制得组分B；其中所述二氧化硅粉末占组分B的质量分数为3％，EVA和所述聚合物的固含量均为100％，且合计占所述组分B的质量分数为1.9％，氟碳化合物的固含量为35％，且在组分B中的质量分数为1％；
步骤3，利用800目的砂纸打磨EVA鞋底基材样品的表面，取该基材样品于所述组份B中浸渍1h，再放入烘箱内，在80℃下烘干1h，制得具有耐磨自清洁功能的鞋底制品F，其中侧面打磨厚度为1mm，上下表面打磨厚度为0.5mm。
另外，以传统的刷涂法和喷涂法代替本实施例的步骤3的浸渍法，其余步骤与本实施例的步骤1和2相同，分别制得对照品F1和对照品F2。所述刷涂法和所述喷涂法参数同实施例1。
利用单向擦拭法对实施例1制得的制品F、对照品F1和对照品F2进行性能测定。
经测定，制品F的水接触角为151°，当单向擦拭20次后，其表面出现泥水附着现象；对照品F1的水接触角为145°，当单向擦拭10次后，其表面出现泥水附着现象；对照品F2的水接触角为151°，当单向擦拭15次后，其表面出现泥水附着现象。
本发明的有益效果为：
(1)通过采用砂纸或砂轮打磨基材样品表面，去除基材样品表面油污或其它污染物，且形成粗糙、多孔结构，以便于组份B浸渍于基材样品表面和多孔结构中提高附着强度，进而在基材样品表面和多孔结构中形成微纳级三维立体超疏水结构；
(2)严格控制二氧化硅粉末、添加剂、聚合物和氟碳化合物的质量分数占比，使组份B在基材样品表面能够形成稳定的微纳级多层粗糙结构，结合氟碳化合物提供的低表面能，因而形成具有水接触角大于150°、滚动角小于10°的超疏水自清洁表面；
(3)二氧化硅粉末能有效增加超疏水材料的表面粗糙度和硬度；配以合适配比的添加剂能使二氧化硅粉末、聚合物以及基材样品表面形成强化学键，进而增强组份B与基材样品的附着力强度；聚合物用于提供良好的成膜性、一定的疏水性和力学强度；氟碳化合物能有效降低组份B的表面能，因而，低表面能和良好的表面粗糙度的有机结合能大大地提高疏水材料的疏水性，进而达到超疏水的特性。
(4)采用浸渍法有效地提高组份B与基材样品的结合效果，并且辅以超声波处理，有效地促进所述组份B进入基材样品的多孔结构中，从而便于形成三维立体超疏水结构，提高耐磨性和耐久性；
(5)选用耐磨性较强的基材样品，例如乙烯-醋酸乙烯共聚物鞋底，有效地保护多孔结构中的三维立体超疏水结构不易磨损，从而提高其耐磨性和耐久性，具有很高的实用价值；
(6)本发明结合采用共混法和浸渍法，制备工艺简单，操作简便，无需使用昂贵生产设备，原料易得且便宜，生产成本低，易于连续大规模制备生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1，将二氧化硅粉末和添加剂超声分散于溶剂中，制得组分A，其中所述二氧化硅粉末和添加剂的质量分数比为0.5～5％：0.1～0.5％，且所述添加剂为附着力促进剂和/或偶联剂，所述附着力促进剂包括但不限于BYK4500、BYK4509、BYK4510、BYK4511、BYK4512，所述偶联剂包括但不限于KH550、KH560、KH570、KH580、KH590；
步骤2，将聚合物和氟碳化合物超声分散于所述组分A中，制得组分B，其中所述聚合物和氟碳化合物的质量分数比为0～10％：0.1～10％，且所述氟碳化合物包括但不限于ST-100、ST-110、ST-200、ST-300、ST-500；
步骤3，取一已打磨干净的基材样品完全浸渍于所述组份B中，干燥后制得具有耐磨自清洁功能的超疏水材料。
2.根据权利要求1所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自丁酮、甲苯、乙醇、水或任意二者的混合物。
3.根据权利要求2所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丁酮和乙醇的混合溶剂，且丁酮和乙醇的体积比为2～8:8～2。
4.根据权利要求2所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丁酮和甲苯的混合溶剂，且丁酮和甲苯的体积比为2～8:8～2。
5.根据权利要求2所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇和水的混合溶剂，且水和乙醇的体积比为3～7:7～3。
6.根据权利要求1所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅粉末包括但不限于疏水型纳米二氧化硅、亲水型纳米二氧化硅、普通纳米二氧化硅、或任意二者或三者的组合，所述二氧化硅粉末的粒径为5～200nm。
7.根据权利要求6所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或聚碳酸酯。
8.根据权利要求1所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，利用砂纸或砂轮打磨基材样品的表面，刷去或喷去表面碎屑，得到打磨干净的基材样品。
9.根据权利要求8所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述基材样品包括但不限于聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、橡胶基材样品。
10.一种具有耐磨自清洁功能的超疏水材料，其特征在于，其采用如权利要求1-9任一所述的具有耐磨自清洁功能的超疏水材料的制备方法制备。
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