一种多维度复合疏水涂层及制备方法技术

一种多维度复合疏水涂层及制备方法，涂层成分为：聚四氟乙烯10

【技术实现步骤摘要】
一种多维度复合疏水涂层及制备方法


[0001]本专利技术涉及到涂层制备
，尤其涉及一种多维度复合疏水涂层及制备方法。

技术介绍

[0002]人们通常认为水与涂层的静态接触角达90
°
之上可认为它是疏水的涂层，当水与涂层的静态接触角达150
°
之上认为是超疏水的涂层。人工超疏水涂层对长期暴露在户外的固体有着自清洁、抗腐蚀，水中运动的固体减阻，雾中固体防雾等作用。目前超疏水涂层制备的方法主要有：刻蚀法、气相沉积法、层层自组装法、模板法、溶胶凝胶法等。
[0003]涂层的超疏水性能与材料的润湿性有关，材料的表面润湿性能取决于材料的表面化学和表面形貌，因此控制材料的表面化学和表面形貌能有效的控制材料表面的润湿性能。当材料表面具有很低的表面自由能，材料即可表现出疏水性；同时材料表面的微观结构相对比较粗糙，也有利于使其表面对空气的包裹，形成固气复合表面，同样也可以降低其表面的自由能，产生较好的疏水效果。因此，通过改变涂层表面的结构和化学组成成分，降低涂层的表面能，使其成为超疏水表面(接触角＞150
°
)，已成为制备超疏水涂层的有效途径。
[0004]聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能，以及优异的高低温稳定性和化学稳定性，被称为塑料之王。PTFE还具有低表面能，疏水性也是PTFE材料的重要性质，但是，光滑PTFE平面的水接触角在98到112
°
之间，疏水性能并不佳。为此，许多研究人员展开了提高PTFE疏水性能的相关研究。中国专利201510677241.4公布了一种采用超临界法制备的超疏水涂层，其水滴与表面接触角为150
°‑
165
°
。专利201410163139.8则通过控制含成纤载体的PTFE前驱膜的后处理烧结条件，通过程序控温的方法精密控制烧结条件以得到纤维形态保持完好并具有串珠状结构的超细纤维网状膜，具有超疏水性能。
[0005]上述针对PTFE疏水性能的改进方法大多是从表面结构进行，但对材料体系的耐温性能有较高要求，涂层需要在300℃以上的温度进行热处理，且制备工艺复杂、生产周期长、成本高，不利于大面积涂层以及无热处理条件的施工，限制了PTFE作为超疏水涂层的工业化生产与应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对以上的不足，提供一种多维度复合疏水涂层及制备方法。
[0007]首先，本专利技术提出一种技术方案：一种多维度复合疏水涂料的成分为：聚四氟乙烯10
‑
30%、水性环氧树脂20
‑
40%、复合无机纳米粒子1
‑
10%、助剂0.5
‑
2%、添加剂2
‑
10%、余量水；复合无机粒子制备方法采用溶胶
‑
凝胶法制备的纳米二氧化硅或碳化硅包覆石墨烯或石墨；所述助剂为硅烷偶联剂或十七氟癸基三甲氧基硅烷；所述添加剂包含分散剂、消泡剂、触变剂、颜料。
[0008]其次，本专利技术提供制备方法的技术方案，其步骤包含：
ꢀ
(1) 制备多维度复合涂料：将聚四氟乙烯、水性环氧树脂、复合无机纳米粒子、助剂、添加剂、水分批加入，经强力搅拌、或超声震荡得到改性多维度复合涂料；进一步，所述复合无机粒子和固体添加剂的加入以飘散形式加入，即复合无机粒子采用筛子筛分、或以压缩气体为分散剂从喷嘴喷出的形式加入；(2) 过滤：经搅拌后的多维度复合涂料，静置不少于10 h，然后用纱布或筛子过滤涂料；(3) 多维度复合疏水涂层制备：多维度复合涂料在使用前，须在25
‑
50 ℃下保温0.2
‑
1.5h，然后采用涂刷、或辊涂、或喷涂于基材；（4）涂层后续热处理：预固化完全后，将多维度复合疏水涂层在60
‑
150 ℃条件下、保温10
‑ꢀ
60 min。
[0009]本专利技术具有以下优点：1. 通过采用聚四氟乙烯/环氧树脂和复合无机粒子，从树脂基体和填料两个方面充分挖掘涂料疏水性能的潜力；本专利技术综合利用聚四氟乙烯的低表面能、水性环氧树脂的便宜、纳米二氧化硅或碳化硅和石墨或石墨烯的表面效应及对水性环氧树脂的改性；聚四氟乙烯分子链上的CF3与
‑
CF2‑
基团的表面能极低，可以大幅提高纳米级二氧化硅或碳化硅粒子的疏水性能；二氧化硅或碳化硅与树脂中的长链烷烃相互作用，可改性二氧化硅或碳化硅与水性环氧树脂的结合力，使水性环氧树脂具有疏水性；采用溶胶
‑
凝胶法制备复合无机粒子，可大幅提高复合粒子表面的不规则度，从而更有利于在涂层表面构造出更多的粗糙结构；而溶胶
‑
凝胶法制备包覆层复合粒子并不能实现完美包覆，因此也能综合利用石墨烯或石墨的表面特性及对树脂的改性。因此，从涂层结构、基体与填料的相互匹配和促进上充分挖掘了聚四氟乙烯、水性环氧树脂、二氧化硅或碳化硅、石墨或石墨烯对提升涂层疏水性能的潜力。
[0010]2. 采用了石墨或石墨烯，大大提升了复合涂层的导热性，从而提升了复合涂层的耐高温性；3. 在使用前增加了涂料保温过程，从而降低了涂层的固化温度；4. 本专利技术所采用的方法工艺简单，反应条件温和、易实现、且工艺重复性能好。
附图说明
[0011]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。
[0012]图1为采用例1涂料成分所制备涂层表面形貌及水接触角，水接触角为163
°
，滚动角小于10
°
。
[0013]图2为采用例2涂料成分所制备涂层的测试结果，水接触角为153
°
，滚动角小于10
°
。
具体实施例
[0014]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。
[0015]例1. 多维度复合涂料成分组成为：聚四氟乙烯25 %，水性环氧树脂30%、添加剂10%、复合无机纳米粒子1.5%、助剂1%、水余量。其中，助剂为硅烷偶联剂；添加剂包含分散剂、消泡剂、触变剂，复合无机纳米粒子，采用溶胶
‑
凝胶法制备的纳米SiO2包覆石墨烯。
[0016]涂层制备步骤包含： (1) 制备多维度复合涂料：将聚四氟乙烯、水性环氧树脂、纳米SiO2包覆石墨烯、助剂、添加剂、水分批加入，经强力搅拌、或超声震荡得到多维度复合涂料；进一步，所述复合无机粒子和固体添加剂的加入以飘散形式加入，即复合无机粒子采用筛子筛分的形式加入；(2) 过滤：经搅拌后的多维度复合涂料，静置24 h，然后用纱布过滤涂料；(3) 多维度复合疏水涂层制备：多维度复合涂料在使用前，须在35 ℃下保温1 h，然后采用涂刷于基材；（4）涂层热处理过程：预固化完全后，将多维度复合疏水涂层在100 ℃条件下、保温25 min。
[0017]本例制备多维度复合涂层的水接触角为163
°
，滚动角小于10
°
，采用划格法测试的评本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维度复合疏水涂层及制备方法，其特征在于：涂料成分为：聚四氟乙烯10
‑
30%、水性环氧树脂20
‑
40%、复合无机纳米粒子1
‑
10%、助剂0.5
‑
2%、添加剂2
‑
10%、余量水；所述助剂为硅烷偶联剂或十七氟癸基三甲氧基硅烷；所述添加剂包含分散剂、消泡剂、触变剂、颜料。2.根据权利要求1所述多维度复合疏水涂层及制备方法，其特征在于，涂层制备方法的步骤包含： (1) 制备多维度复合涂料：将聚四氟乙烯、水性环氧树脂、复合无机纳米粒子、助剂、添加剂、水分批加入，经强力搅拌、或超声震荡得到改性多维度复合涂料；进一步，所述复合无机粒子和固体添加剂的加入以飘散形式加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢炜，罗奕兵，余小峰，曹太山，邵万福，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：