一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用，该涂料包括以下重量份的原料：工业上大量生产的SBS树脂（苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物）0.8‑1.2份，天然橡胶0.01‑0.15份，溶剂10‑30份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶0.1‑2.0份，纳米二氧化钛2.0‑8.0份；制备方法包括：将SBS树脂和天然橡胶溶于溶剂，搅拌，再加入改性二氧化硅溶胶和纳米二氧化钛，室温搅拌即得；所得涂层的接触角大于150

A Corrosion Resistant Super-hydrophobic Coating and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a corrosion-resistant superhydrophobic coating and its preparation method and application. The coating comprises the following raw materials: SBS resin (styrene-butadiene-styrene triblock copolymer) 0.8 1.2 phr, natural rubber 0.01 0.15 phr, solvent 10 30 phr, nano-silica sol modified by silane coupling agent 0.1 2.0 phr, nano-silica. Titanium dioxide 2.0 8.0 phr. The preparation method includes dissolving SBS resin and natural rubber in solvent, stirring, adding modified silica sol and nano-titanium dioxide, and stirring at room temperature. The contact angle of the obtained coating is greater than 150.

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及涂料制备
，更具体的，涉及一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
超疏水自清洁表面是指与水滴的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面，具有超疏水表面的材料在工农业生产和日常生活中均有着广泛的实际应用，如玻璃表面的防雾、自清洁建筑材料、水下建筑和航行体的防腐蚀、织物的防污、油水分离以及微流体运输等。近年来，随着对超疏水涂层的深入研究，超疏水仿生涂层的制备方法层出不穷，此外，关于超疏水涂层的制备方法的研究主要围绕以下两点展开：一方面是如何塑造固体表面的多尺度粗糙结构，另一方面则是如何降低固体表面的表面能。迄今为止，尽管超疏水仿生涂层的材料体系和制备方法很多，但由于诸多原因，现有的超疏水涂料的制备成本普遍偏高，且制备工艺复杂；此外，现场运行经验表明，现有的超疏水涂料还存在机械性能差(包括与基材之间的附着力，表面硬度及耐磨性等)和疏水性易丧失等问题，综合性能亟需进一步提高。综上所述，如何在现有研究基础上，通过选择合适的材料体系，改进制备工艺，提供一种制备方法简单、工艺可控、成本低廉且兼具优异的疏水性能、耐腐蚀性、机械性能和耐候性能的超疏水涂料及其制备方法，具有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用，所制得的涂层材料的疏水性能优异，且性能稳定，同时兼具良好的耐高温性能、耐老化性能和机械性能，综合性能明显优于SBS树脂和天然橡胶的涂料。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种耐腐蚀超疏水涂料，包括以下重量份的原料：工业上大量生产的SBS树脂0.8-1.2份，天然橡胶0.01-0.15份，溶剂10-30份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶0.1-2.0份，纳米二氧化钛2.0-8.0份。优选地，各原料的重量份数如下：SBS树脂0.8-1.2份，天然橡胶0.05-0.10份，溶剂15-25份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶1.0-2.0份，纳米二氧化钛2.0-8.0份。在上述技术方案中，所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶的粒径为20-130nm；所述纳米二氧化钛的粒径为20-120nm。在上述技术方案中，所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶的溶剂为甲苯、二甲苯和甲乙酮中的一种，溶胶固含量为5-30％。优选地，所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶的粒径为20-55nm，固含量为16-35％。优选地，在上述技术方案中，所述纳米二氧化钛的粒径为20-75nm。在上述技术方案中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃等中的一种或多种。在上述技术方案中，所述改性二氧化硅溶胶的制备方法如下：以Stober法合成各种粒径、表面含大量羟基的纳米二氧化硅溶胶(以正硅酸乙酯为硅源，氨水为催化剂，在甲醇介质中合成纳米二氧化硅溶胶)；然后利用硅烷偶联剂(如正辛基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷等)对纳米二氧化硅进行表面改性。本专利技术上述耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，主要步骤包括：S1、将SBS树脂、天然橡胶与溶剂按配比混合，在室温下搅拌制得SBS树脂/天然橡胶溶液；S2、按比例将改性二氧化硅溶胶和纳米二氧化钛加入到步骤S1中制得的SBS树脂/天然橡胶溶液中，在室温下搅拌即得耐腐蚀超疏水涂料。在上述技术方案中，步骤S2中，所述搅拌时间为30-120min。本专利技术还提供一种耐腐蚀超疏水涂层，其采用本专利技术所述涂耐腐蚀超疏水涂料制成，所述涂层接触角大于150°，滚动角小于6°；优选地，经盐水浸泡(3.5％NaCl)10天，涂层仍然具有超疏水性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所提供的耐腐蚀超疏水涂料通过利用经硅烷偶联剂改性的疏水性纳米二氧化硅溶胶和纳米二氧化钛协同改性SBS树脂/天然橡胶，所制得的涂层材料的疏水性能优异，且性能稳定，同时兼具良好的耐高温性能、耐老化性能和机械性能，综合性能明显优于SBS树脂和天然橡胶涂料；(2)本专利技术所提供的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法通过利用经硅烷偶联剂改性的疏水性纳米二氧化硅溶胶和纳米二氧化钛协同塑造超疏水涂层材料表面的多尺度粗糙结构，大大提高了涂层材料表面的疏水性，由于纳米二氧化钛表面羟基较多，亲水性较强。而经硅烷偶联剂改性的疏水性纳米二氧化硅溶胶则正好可以克服这一缺点，还能增加其超疏水稳定性，进一步提高其自清洁能力，此外，由于二氧化钛本身性质稳定，耐腐蚀性强，与经硅烷偶联剂改性的疏水性纳米二氧化硅协同作用，能增强超疏水涂层的耐腐蚀性能。(3)本专利技术所提供的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法条件简单，工艺可控，所需设备均为常见设备，所采用的原料易得且价格低廉，生产效率高，适合规模化工业生产，且制得的涂料与多种基材之间具有较高的附着力，涂覆得到的涂层的综合性能优异，应用前景广阔，理论和实际意义重大。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1-9一种耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法和应用，具体步骤包括：S1、将SBS树脂、天然橡胶与溶剂按质量比为0.8-1.2份：0.01-0.15份，15-25份的比例溶于溶剂中，室温搅拌制得SBS树脂/天然橡胶溶液；具体地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃中的一种或多种；S2、按比例将硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶(简称：改性纳米二氧化硅溶胶)和纳米二氧化钛加入到步骤S1中制得的SBS树脂/天然橡胶溶液中，在室温下搅拌即得；具体地，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶1.0-2.0份，纳米二氧化钛2.0-8.0份；具体地，二氧化硅溶胶为固含量16-35％且粒径20-55nm的硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶，所述纳米二氧化钛的粒径为20-75nm；本专利技术实施例1-9对比了利用不同的试验原料、采用不同工艺参数制备耐腐蚀超疏水涂料的试验，每个实施例具体试验条件如下表1所示。表1本专利技术实施例中所采用的试验原料的对照表同时，将上述各实施例制得的涂料涂覆在不同基板上，并测试其性能。参照国家标准GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的画格试验》，采用划格法测试上述超疏水涂层材料在玻璃板、聚碳酸酯板、聚甲基丙烯酸甲酯板、聚氯乙烯板、铝板表面的附着力；参照国家标准GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，测试涂层材料的铅笔硬度；测试水滴在涂层材料表面的接触角(初始接触角)、涂层材料在130℃高温下老化30天后的接触角(老化后接触角)以及涂层经盐水浸泡(3.5％NaCl)10天后的接触角(盐水浸泡后接触角)，测试数据结果如下表2所示。表2本专利技术实施例中所制备的涂料的性能测试结果从表2中的结果可以看出，耐腐蚀超疏水涂层与聚碳酸酯板、聚甲基丙烯酸甲酯板、聚氯乙烯板之间具有最好的附着力，而与玻璃板和铝板之间的附着力稍差。这可能是因为超疏水涂料的溶剂能够部分溶解或溶胀基材，导致SBS树脂/天然橡胶能够与基材分子之间互相缠绕，从而提高涂层与基材之间的附着力。从涂层表面的铅笔硬度来看，满足涂料的一般使用要求。耐腐蚀超疏水涂层的耐老化性能都非常好，130℃高温下老化30天后都仍然具有超疏水性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：SBS树脂0.8‑1.2份，天然橡胶0.01‑0.15份，溶剂10‑30份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶0.1‑2.0份，纳米二氧化钛2.0‑8.0份；其中，所述硅烷偶联剂改性二氧化硅溶胶中的改性二氧化硅的粒径为10‑150 nm；所述纳米二氧化钛的粒径为10‑200 nm。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：SBS树脂0.8-1.2份，天然橡胶0.01-0.15份，溶剂10-30份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶0.1-2.0份，纳米二氧化钛2.0-8.0份；其中，所述硅烷偶联剂改性二氧化硅溶胶中的改性二氧化硅的粒径为10-150nm；所述纳米二氧化钛的粒径为10-200nm。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶的溶剂为甲苯、二甲苯和甲乙酮中的一种，溶胶固含量为5-30%。3.一种耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：SBS树脂0.8-1.2份，天然橡胶0.01-0.15份，溶剂15-25份，硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅溶胶1.0-2.0份，纳米二氧化钛2.0-8.0份；其中，所述硅烷偶联剂改性二氧化硅溶胶中的改性二氧化硅的粒径为20-55nm，固含量16-35%；所述纳米二氧化钛的粒径为25-75nm。4.根据权利要求1或3所述的耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳芬，胡铭杰，黄驰，
申请(专利权)人：黄艳芬，胡铭杰，
类型：发明
国别省市：湖北,42