一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，它包括改性树脂底层以及设置在其表面的超疏水超疏油面层，其中改性树脂底层采用的涂料主要以树脂分散液、粉末填料和固化剂为原料混合而成；所述超疏水超疏油面层采用的涂料为超疏水超疏油纳米颗粒分散液，其中引入的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，形成梯度结构。本发明专利技术所述梯度结构超双疏薄膜材料具有良好的超疏水和超疏油特性，并可展现出较高的耐久性；且涉及的制备方法简单，操作方便、成本低、可实现宏量制备，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料及其改性
，具体涉及一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]受到自然界中许多生物特性的启发(如荷叶表面、蝉翼、玫瑰花瓣等表面具有超疏水特性的影响)，科学家逐渐发现这类超疏水的表面构造主要是由低表面能物质和粗糙结构协同作用实现的。随着超疏水涂层的构造技术的进步和人们对涂层表面要求的提高，在实际的使用情况下一些污染环境中含有的有机物成分会污染单组分超疏水涂层，并进而使其失去超疏水性能；因此，具有良好抗油性质的超疏水超疏油薄膜应运而生。
[0003]超疏水超疏油表面是指薄膜表面水和油的接触角需要同时大于150
°
，且滚动角小于10
°
的薄膜。这类薄膜在实际使用的情况下，比单组分超疏水薄膜具有更好的耐久性能，并可在更多的复杂场景使用，因此受到了广泛的关注。
[0004]目前超疏水超疏油薄膜的大规模使用受到成本高和耐久性差两个条件制约：如专利201110266897.9通过制备了一种含氟的双疏特性功能微球，然后将其采用浸没涂覆法附着在材料表面，再依次用含氟溶剂、甲醇、水洗涤，最后真空干燥，即在材料表面得到超双疏性表面，但该方案制备过程较为复杂；专利CN202010067754.4首先采用苯乙烯与丙烯酸类单体进行无皂乳液聚合，然后加入正硅酸乙酯和氟硅烷，得到二元尺寸的树莓状纳米粒子，然而采用该方法所得涂层的附着力较差，不能满足于实际使用的需求。
专利技术内容
[0005]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种耐久性良好的超疏水超疏油梯度薄膜材料，它具有良好的超疏水和超疏油特性，并可展现出较高的耐久性；且涉及的制备方法简单，操作方便、成本低、可实现宏量制备，适合推广应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种耐久性梯度结构超双疏(超疏水超疏油)薄膜材料，它包括改性树脂底层以及设置在其表面的超疏水超疏油面层，其中改性树脂底层采用的涂料主要以树脂分散液、粉末填料和固化剂为原料混合而成；所述超疏水超疏油面层采用的涂料为超疏水超疏油纳米颗粒分散液，其中引入的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，形成梯度结构。
[0008]上述方案中，所述超疏水超疏油面层通过将超疏水超疏油纳米颗粒分散液喷涂于改性树脂底层表面，使其中含有的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，进而形成梯度结构。
[0009]上述方案中，所述纳米颗粒可选用可形成超疏水超疏油性能表面的超疏水超疏油纳米SiO2、超疏水超疏油纳米TiO2、超疏水超疏油纳米石墨烯、超疏水超疏油纳米ZnO、超疏水超疏油纳米CuS等中的一种或几种。
[0010]上述方案中，所述树脂分散液中采用的树脂包括醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树
脂、聚氨酯、有机硅树脂、氟碳树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或几种。
[0011]优选的，所述树脂分散液中采用的树脂由醇酸树脂、聚丙烯树脂和氟碳树脂按(20～40):(2～12):(1～8)的质量比混合而成；所得改性树脂底层可表面出优异的耐久性能。
[0012]上述方案中，所述树脂分散液中采用的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲苯、二甲苯等中的一种或几种。
[0013]上述方案中，所述粉末填料为尼龙粉、聚四氟乙烯粉、聚氯乙烯粉、钛白粉、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石等中的一种或几种，其粒径为200～800目；其与树脂分散液引入树脂的质量比为(0.5～2):30。
[0014]上述方案中，所述固化剂可选择异氰酸酯类固化剂、乙二胺、间苯二胺、593固化剂、591固化剂、650固化剂、邻苯二甲酸肝、四异丙基钛等中的一种或几种。
[0015]优选的，所述树脂分散液中还可进一步引入功能性助剂，具体可选择硅烷偶联剂(KH550、KH560或KH570等)、流平剂、增稠剂、消泡剂等中的一种或几种，根据实际树脂种类需求进行选择。
[0016]优选的，所述功能性助剂中，硅烷偶联剂与树脂分散液中引入溶剂的质量比为(0.5～5):100；流平剂与树脂分散液中引入溶剂的质量比为(0.1～1):100；增稠剂与溶剂的质量比为(0.3～1.5):100；消泡剂与溶剂的质量比为(0.01～0.5):100。
[0017]上述方案中，所述树脂分散液中采用的溶剂与树脂的质量比为100:(10～50)；树脂、粉末填料和固化剂的质量比为(10～50):(5～20):(1～20)。
[0018]优选的，所述超疏水超疏油纳米颗粒分散液以酸改性SiO2分散液和氟硅烷为主要原料制备而成，其中酸改性SiO2分散液通过向SiO2分散液中加入酸液进行反应得到。
[0019]上述方案中，所述超疏水超疏油纳米颗粒分散液中各组分及其所占重量份数包括：酸改性SiO2分散液的用量以引入的SiO2含量计为5～30份，氟硅烷0.2～1份。
[0020]优选的，所述SiO2分散液的制备方法包括如下步骤：将碱液与醇溶剂混合均匀，然后向所得混合液中加入硅源，进行水解，静置陈化。
[0021]上述方案中，所述碱液为氨水、NaOH水溶液、KOH水溶液；其中氨水浓度为25～28wt％；NaOH水溶液浓度为0.05～0.1g/L，KOH水溶液浓度为0.05～0.1g/L。
[0022]上述方案中，所述醇溶剂可选择甲醇、乙醇、异丙醇等中的一种或几种。
[0023]上述方案中，所述碱液与醇溶剂的体积比为(3～8):100。
[0024]上述方案中，所述硅源与醇溶剂的质量比为(1～2):5。
[0025]优选的，所述硅源可选择正硅酸四乙酯、硅酸钠、四甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷等中的一种或几种。
[0026]上述方案中，所述水解时间为3～6h；静置陈化时间为1～5d。
[0027]上述方案中，所述酸液为H2SO4、HCl或HNO3水溶液，其中引入的H2SO4与碱液中引入OH
‑
的摩尔比为1:(0.2～1)，引入的HCl与碱液中引入OH
‑
的摩尔比为2:(0.2～1)，引入的HNO3与碱液中引入OH
‑
的摩尔比为2:(0.2～1)。
[0028]上述方案中，所述H2SO4水溶液的浓度1～20vol％，HCl水溶液的浓度为2～30vol％，HNO3水溶液的浓度为2～30vol％。
[0029]上述方案中，在磁力搅拌的条件下，将酸液缓慢地加入SiO2溶胶中，持续搅拌反应10～60min后，得到酸改性SiO2分散液。
[0030]上述方案中，所述氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0031]优选的，所述氟硅烷与硅源的质量比为(0.03～0.1):1.5。
[0032]上述一种高耐久性梯度结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，它包括改性树脂底层以及设置在其表面的超疏水超疏油面层，其中改性树脂底层采用的涂料主要以树脂分散液、粉末填料和固化剂为原料混合而成；所述超疏水超疏油面层采用的涂料为超疏水超疏油纳米颗粒分散液，其中引入的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，形成梯度结构。2.根据权利要求1所述的耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，所述超疏水超疏油面层通过将超疏水超疏油纳米颗粒分散液喷涂于改性树脂底层表面，使其中含有的纳米颗粒部分嵌入改性树脂底层的表面，进而形成梯度结构。3.根据权利要求1或2所述的耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，所述纳米颗粒为超疏水超疏油纳米SiO2、超疏水超疏油纳米TiO2、超疏水超疏油纳米石墨烯、超疏水超疏油纳米ZnO、超疏水超疏油纳米CuS中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，所述树脂分散液中采用的树脂包括醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、有机硅树脂、氟碳树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，所述粉末填料为尼龙粉、聚四氟乙烯粉、聚氯乙烯粉、钛白粉、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石中的一种或几种，其粒径为200
‑
800目；其与树脂分散液引入树脂的质量比为(0.5～2):30。6.根据权利要求1所述的耐久性梯度结构超双疏薄膜材料，其特征在于，所述超疏水超疏油纳米颗粒分散液以酸改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毅，熊伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：