本发明专利技术涉及一种自修复型水性超疏水涂层，既解决了现有超疏水涂层表面性能的耐久性，还解决了传统超疏水涂层制备过程中的环保问题。本发明专利技术所述的涂层由以下重量分数比的原料制成：水性成膜树脂10～50％、微胶囊5～40％、具光催化活性纳米粒子0.1～10％、疏水性纳米粒子5～40％及去离子水10～60％。本发明专利技术涂层表面在受到物理磨损或有机物污染后，涂层中的微胶囊在光催化降解作用下会破裂释放出氟硅烷而自行修复受损的表面，使其超疏水性能得以恢复，从而确保了涂层在户外使用时的持久性。本发明专利技术所用方法简单，制备工艺绿色环保，易于大面积施工。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自修复超疏水涂层材料制备
，具体涉及一种基于微胶囊的自修复水性超疏水涂层材料及其制备方法。
技术介绍
超疏水表面(接触角大于150°和滚动角小于10°)具有很独特的性能，因此在很多领域，如自清洁、防水织物、防覆冰、防腐蚀和减阻等，具有潜在的应用价值。然而，现有超疏水表面因太阳光、机械性磨损及有机物污染等因素而快速失效，严重影响其实际使用寿命。此外，现有的超疏水涂料在制备过程中几乎都会用有机溶剂来溶解疏水物质，这在实际使用过程中会造成环境污染，引起环保问题，这些因素都会极大地限制了超疏水涂层的服役寿命及应用范围。因此，开发高耐久性的，且具有自修复功能的水性超疏水涂层材料具有十分重要的意义。目前，已有一些关于自修复超疏水涂层制备方法的报道，此后，专利CN102641830A有提出了一种利用喷涂技术制备自修复超疏水涂层制备方法，该方法先制备多孔涂层，再在其上喷涂低表面能物质溶液而得到自修复性超疏水涂层，该涂层可经过湿度调节来修复受损的表面而恢复超疏水性能。专利CN103409028A报道了一种光催化型自修复超疏水涂层材料的制备方法，该方法以热塑性成膜树脂、具光催化活性的纳米粒子、低表面能物质、疏水性纳米粒子和有机溶剂经室温干燥固化而成。在UV光照或太阳光照的条件下，该法所制备的涂层不仅具有磨损自修复性而且还具有光催化降解有机污染物的能力。专利CN105038439A报道了一种由石墨烯、正硅酸乙酯、氨水、低表面能改性剂、低表面能高分子聚合物、造孔剂和有机溶剂混合而成的超疏水涂层乳液，该乳液可喷涂在金属表面，再经过加热、煅烧即可得到具有自修复功能的超疏水复合涂层。当涂层表面受损时，储存在多层石墨烯之间的纳米槽结构中的低表面能物质在简单加热处理下就可迁移表面修复受损的表面。虽然目前通过多种方法可制得具有自修复功能的超疏水涂层，但是在这些制备过程中不可避免的都会加入有机溶剂而导致环境污染问题，所以绿色制备自修复型超疏水涂层是目前所需解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于微胶囊的自修复超疏水涂层的制备方法。在户外，当涂层表面受到物理磨损或有机物污染时，经过UV光照或太阳光照后，涂层中的微胶囊在光催化降解作用下会破裂释放出氟硅烷自行修复受损的表面，其超疏水性能得以恢复，从
而确保了涂层在户外使用时的耐久性。此外，相比较于传统超疏水涂层，该超疏水涂层的制备过程绿色环保，无VOC排放。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊的自修复超疏水涂层，其特征在于涂层厚度为1-200μm。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于：所述成膜树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂、水性聚酯树脂等水性树脂中的一种或几种的混合物。本专利技术中，所述的所述的微胶囊，其制备步骤为：(1)将0.2～6质量份聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯与0.2～4质量份氟硅烷，溶解于2～30质量份有机溶剂中得到均匀混合溶液，再将其加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在20℃～80℃下搅拌反应1～20小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊。(2)将0.2～4质量份苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯单体中的一种或几种和0.2～2氟硅烷、0.1～2质量份引发剂混合均匀后加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在40℃～100℃下搅拌反应5～24小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊。其中所述的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，其分子量为2～20万。其中所述的有机溶剂，选自下述物质中的一种或几种：乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、三氯甲烷。其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷。其中所述的乳化剂，选自下述物质中的一种或几种：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氯化铵、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。其中所述的引发剂，选自下述物质中的一种或几种：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸二异丙酯。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于具光催化活性纳米粒子为V2O5、TiO2、TaO3、CrO2、NbO2、WO3、SnO2、ZnO、NiO2纳米粒子中的一种或两种以上的混合物。本专利技术中，所述的疏水性纳米粒子，其制备步骤为：氟硅烷与纳米粒子，按质量比为0.2～2，投入水与乙醇混合液中高速分散，水与乙醇体积比为0.5～2，待纳米粒子分散均匀后，加入氨水，氨水用量为氟硅烷与纳米粒子两者质量
总和的3％～15％，然后在40℃～100℃下反应6～24小时后，洗涤干燥即得到疏水性纳米粒子。其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷。其中所述的纳米粒子，选自下述物质中的一种或几种：Al2O3、SiO2、Fe3O4、ZrO2；粒径为1～100nm。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于具体步骤为：先将微胶囊、疏水性纳米粒子和去离子水混合，混合均匀后再加入成膜树脂，根据需要添加涂料常用的分散剂、消泡剂及流平剂配制成水性纳米复合涂料，搅拌均匀后，涂覆在基材表面，干燥后UV光照后即得自修复超疏水涂层。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于采用刷涂、辊涂、浸涂、喷涂和淋涂中的至少一种方式在不同基材表面进行大面积施工。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于物理磨损或有机物污染后的涂层表面能够通过UV辐照实现受损表面的自修复，确保涂层户外使用的持久性。本专利技术中，所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于涂层制备和涂装全为水性化过程，无VOC排放，绿色环保。本专利技术所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层具有如下优点：(1)制备工艺简单，成本低廉，适合于大面积施工，可通过多种方式涂覆于不同物体表面上应用；(2)涂层遇到外力磨损或油污染后，能够自行修复受损表面化学，恢复其超疏水性能；(3)涂层的制备过程绿色环保，无VOC排放。测试方法：(1)超疏水性以水在涂层表面的接触角反映涂层的超疏水性能。接触角测试仪器：德国Dataphysics公司的OCA15接触角测试仪，液滴大小5μL。(2)耐候性测试仪器：美国Q-Panel公司的QUV/Se人工加速老化仪；测试条件：波长310nm,辐射功率0.71W/m2，循环程序：紫外辐照4h，60℃，冷凝4h，50℃。(3)磨损自修复性用面积为1×1cm2的砂纸(1500目)在待测涂层表面上以1cm/s的匀速朝一个方向拉出一段距离，在砂纸上加以200g的砝码。(4)光催化自清洁性以色拉油作为目标污染物，通过在超疏水涂层表面涂覆一层色拉油，然后将其放入老化箱中，通过测定涂层表面接触角的变化表征涂层的光催化自清洁性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。图1为实施例1中涂层的SEM照片。图2为实施例1中涂层加速本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征是该涂层由水性成膜树脂、微胶囊、具光催化活性纳米粒子、疏水性纳米粒子以及去离子水共混涂覆于基材表面上干燥而成，其中，各组份占固体份质量百分比为：
【技术特征摘要】
1.一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征是该涂层由水性成膜树脂、微胶囊、具光催化活性纳米粒子、疏水性纳米粒子以及去离子水共混涂覆于基材表面上干燥而成，其中，各组份占固体份质量百分比为：2.根据权利要求1所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于涂层厚度为1-200μm。3.根据权利要求1所述的一种基于微胶囊型自修复水性超疏水涂层，其特征在于：所述水性成膜树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性有机硅树脂、水性聚酯树脂水性树脂中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述的微胶囊，其制备步骤为：(1)将0.2～6质量份聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯与0.2～4质量份氟硅烷，溶解于2～30质量份有机溶剂中得到均匀混合溶液，再将其加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在20℃～80℃下搅拌反应1～20小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊；(2)将0.2～4质量份苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯单体中的一种或几种和0.2～2质量份氟硅烷、0.1～2质量份引发剂混合均匀后加入0.1～2质量份乳化剂和10～200质量份去离子水中，然后乳化，在40℃～100℃下搅拌反应5～24小时后，即可得到包覆氟硅烷的微胶囊；其中所述的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，其分子量为2～20万；其中所述的有机溶剂，选自下述物质中的一种或几种：乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、三氯甲烷；其中所述的氟硅烷，选自下述物质中的一种或几种：十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷；其中所述的乳化剂，选自下述物质中的一种或几种：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氯化铵、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚；其中所述的引发剂，选自下述物质中的一种或几种：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤林，张亮，强思雨，王潮霞，殷允杰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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