【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料，具体涉及一种超疏水纳米复合浆料及其在透气超疏水涂层中的应用。
技术介绍
1、在过去的几十年里，研究者们模仿荷叶、壁虎足和蚊子眼睛等具有极强拒水性的自然现象制造了各种人工超疏水表面，并探索了它们在不同领域的潜在应用，如自清洁、防结冰、减阻、防腐蚀、油水分离等。众所周知，超疏水性能由两个决定性因素控制，即适当的多尺度粗糙度和低表面能。在研究和掌握了制备超疏水行为的基本原理后，各种制备方法被报道来创建超疏水表面，包括化学气相沉积法，静电纺丝，光刻法，蚀刻法，模具模板法等。但这些方法也存在一些不足，如制备工艺繁琐、试剂有害、设备精密、技术专业化等，阻碍了超疏水表面的进一步推广和大规模生产。另外，喷雾涂层因其快速制备、可扩展制造潜力、涂层厚度可控、对各种基底的多功能性等优点引起了研究者的关注。通常，喷涂法是通过将纳米粒子分散到疏水性聚合物溶液中来实现的，在这一过程中，聚合物充当粘附剂来固定纳米粒子，并增强整个涂层对基材的粘附性，从而获得更强的耐久性。此外，黏着聚合物与纳米粒子之间的相互作用也会促进纳米粒子的团聚，这负责微米/纳米级层次结构的构建。粘着聚合物的选择对最终涂层的润湿性和耐久性有很大的影响。
2、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)作为制备超疏水涂层最常用的聚合物之一，具有表面能低、热稳定性高、玻璃化转变温度低、可负担性、可及性、可塑性等诸多优点。同时，研究证明pdms具有优异的透气性，这归因于其独特的化学结构，si-o-si键角大，甲基自由旋转。然而，其机械强度低
3、专利cn107057562b一种pdms超疏水复合涂料及涂层的制备方法，涂料包括如下组分：硅藻土、氟化石墨、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷、固化剂，溶剂为有机溶剂，且硅藻土的浓度为90～130mg/ml。本专利技术提供的涂层，制备工艺简单，无需复杂的材料预修饰，只需要按配比混合并在50～70℃下固化后即可使用，采用浸渍提拉法即可实现在小面积板材料、管道上得到超疏水涂层，采用高压喷涂法可实现大面积板材料的喷涂，适合工业化生产。此种传统超疏水复合涂料及涂层的制备仍然需要再一定温度下才能固化，限制了其应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的中存在超疏水涂层的制备工艺繁琐、抗机械磨损或冲击性能差、耐久性差、固化条件要求苛刻等问题。本专利技术提供了超疏水纳米复合浆料及其在透气超疏水涂层中的应用，该超疏水纳米复合浆料为硅氧烷改性的丙烯酸纳米复合材料浆料，其是通过将氟化sio2纳米颗粒(sio2-f nps)与氨基丙基端聚二甲基硅氧烷(pdms)和氟化硅基丙烯酸共聚物(fsc)、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(kh560)混合得到。该超疏水纳米复合浆料通过喷涂方法制备具有优异化学/机械稳定性、透气性、疏冰性和可扩展制造潜力的室温固化透气超疏水涂层。
2、一种超疏水纳米复合浆料，该超疏水纳米复合浆料包括以下原料：氨基丙基端聚二甲基硅氧烷(pdms)、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(kh560)、氟化硅基丙烯酸系共聚物(fsc)、氟化二氧化硅纳米颗粒(sio2-f nps)；
3、其中，氨基丙基端聚二甲基硅氧烷(pdms):3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(kh560):氟化硅基丙烯酸系共聚物(fsc):氟化二氧化硅纳米颗粒质量比为1:(0.02-0.1):(0.5-1):(0-1)；
4、上述氟化二氧化硅纳米颗粒质量与氨基丙基端聚二甲基硅氧烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、氟化硅基丙烯酸系共聚物三者总质量的比率为20％-40％；
5、上述氟化硅基丙烯酸系共聚物由甲基丙烯酸甲酯(mma)、3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯(kh570)、甲基丙烯酸硬脂酯(sma)、2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟化甲基)甲基丙烯酸戊酯(dfma)在引发剂作用下通过共聚反应得到；
6、其中，甲基丙烯酸甲酯(mma):3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯(kh570):甲基丙烯酸硬脂酯(sma):2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟化甲基)甲基丙烯酸戊酯(dfma)的质量比为1:(0-0.4):(0.3-0.6):(0.4-1.2)；
7、上述3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯(kh570)的用量占比为15％；
8、上述氟化二氧化硅纳米颗粒通过利用全氟癸基三乙氧基硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行改性得到，上述二氧化硅纳米颗粒通过溶胶-凝胶工艺获得；上述氟化二氧化硅纳米颗粒呈球形，直径为100nm-160nm。当氟化二氧化硅纳米颗粒的用量(占树脂总量的质量比)0、10、20、30、40、50wt％对应的接触角滚动角分别为123.2/无法滚动、133.1/无法滚动、139.5/无法滚动、153.1/3.6、160.4/1.5、160.5/1.45。
9、上述引发剂为2,2-偶氮双异丁腈。
10、上述氟化硅基丙烯酸系共聚物的制备包括以下步骤：在氮气保护条件下，将甲基丙烯酸甲酯、3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸硬脂酯和2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟化甲基)甲基丙烯酸戊酯溶解在乙酸丁酯中；然后在74℃±0.5℃条件下，将溶解有2,2-偶氮双异丁腈的乙酸丁酯溶液缓慢加入反应器中；反应结束后，冷却到室温，并进行纯化，将纯化的初级产物在乙醇中沉淀，并将沉淀物在真空烘箱中干燥得到黏性共聚物，即为氟化硅基丙烯酸系共聚物。
11、上述氟化二氧化硅纳米颗粒的制备包括以下步骤：将正硅酸四乙酯和25wt％氢氧化铵加入乙醇和去离子水的均匀混合溶液中，并在室温下搅拌过夜，得到乳白色溶液；然后将全氟癸基三乙氧基硅烷添加到乳白色溶液体系中，并持续搅拌4h±0.5h；最后，离心、真空干燥处理，得到氟化二氧化硅纳米颗粒。
12、kh本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，该超疏水纳米复合浆料包括以下原料：氨基丙基端聚二甲基硅氧烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、氟化硅基丙烯酸系共聚物、氟化二氧化硅纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于：所述氟化二氧化硅纳米颗粒质量与氨基丙基端聚二甲基硅氧烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、氟化硅基丙烯酸系共聚物三者总质量的比率为20％-40％。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，所述氟化硅基丙烯酸系共聚物的制备包括以下步骤：在氮气保护条件下，将甲基丙烯酸甲酯、3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸硬脂酯和2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟化甲基)甲基丙烯酸戊酯溶解在乙酸丁酯中；然后在60-80℃条件下，将溶解有2,2-偶氮双异丁腈的乙酸丁酯溶液缓慢加入反应器中；反应结束后，冷却到室温，并进行纯化，将纯化的初级产物在乙醇中沉淀，并将沉淀物在真空烘箱中干燥得到黏性共聚物，即为氟化硅基丙烯酸系共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，所
5.权利要求1-4任一项所述的一种超疏水纳米复合浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将氨基丙基端聚二甲基硅氧烷和氟化硅基丙烯酸系共聚物分别溶解在醋酸丁酯、乙酸乙酯、四氢呋喃、正己烷任一种溶剂中配制成质量分数为10％-50％的溶液，将氟化二氧化硅纳米颗粒溶解在乙醇、正己烷、乙酸乙酯任一种溶剂中配制成质量分数为5％-30％的溶液；然后将氨基丙基端聚二甲基硅氧烷溶液、氟化硅基丙烯酸系共聚物溶液和3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷依次加入到氟化二氧化硅纳米颗粒溶液中，超声分散后得到超疏水纳米复合浆料。
6.一种透气超疏水涂层，其特征在于：该涂层通过将超疏水纳米复合浆料通过喷枪喷涂到基材上室温固化后得到；所述超疏水纳米复合浆料为权利要求1所述的超疏水纳米复合浆料或权利要求5所述制备方法得到的超疏水纳米复合浆料。
7.根据权利要求6所述的一种透气超疏水涂层，其特征在于：所述基材为陶瓷、马口铁、木材、玻璃、海绵、织物滤纸、棉花、混凝土、粘土砖中的任一种。
...【技术特征摘要】
1.一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，该超疏水纳米复合浆料包括以下原料：氨基丙基端聚二甲基硅氧烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、氟化硅基丙烯酸系共聚物、氟化二氧化硅纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于：所述氟化二氧化硅纳米颗粒质量与氨基丙基端聚二甲基硅氧烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、氟化硅基丙烯酸系共聚物三者总质量的比率为20％-40％。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，所述氟化硅基丙烯酸系共聚物的制备包括以下步骤：在氮气保护条件下，将甲基丙烯酸甲酯、3-(三甲氧基硅烷)甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸硬脂酯和2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟化甲基)甲基丙烯酸戊酯溶解在乙酸丁酯中；然后在60-80℃条件下，将溶解有2,2-偶氮双异丁腈的乙酸丁酯溶液缓慢加入反应器中；反应结束后，冷却到室温，并进行纯化，将纯化的初级产物在乙醇中沉淀，并将沉淀物在真空烘箱中干燥得到黏性共聚物，即为氟化硅基丙烯酸系共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水纳米复合浆料，其特征在于，所述氟化二氧化硅纳米颗粒的制备包括以下步骤：将正硅酸四乙酯和25wt％氢氧化铵加入乙醇和去离...
【专利技术属性】
技术研发人员：冉千平，吴袁龙，董磊，孙德文，亓帅，陶金秋，李申振，张友法，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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