【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于疏水涂层，尤其涉及一种力学性能优异的超疏水涂层及其制备方法。
技术介绍
1、超疏水性是指静止在物体表面的水滴的接触角大于150°，且滚动角小于10°的现象。超疏水表面在防腐蚀、自清洁、抗结冰、液体定向运输等领域有良好的应用前景。常用超疏水涂层的制备方法，包括电化学沉积法、模板法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、自组装法等，这些制备方法大多工艺复杂，工序繁琐，且涂层耐机械磨损能力差。超疏水涂层机械稳定性差的问题已经成为制约其实际应用的关键性难题。
2、现有的优化超疏水涂层表面力学性能的方法，往往会使其超疏水特性受到负面影响，而且工艺复杂，成本高，寻求简单易行、成本较低的方法，既不对超疏水涂层的润湿性能造成负面影响，又可以改进涂层的机械稳定性有很强的实际意义。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种力学性能优异的超疏水涂层及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术的技术方案之一：
4、一种力学性能优异的超疏水涂层，包括由下到上依次设置的底层和表层，所述底层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和微纳结构颗粒，所述表层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和疏水改性微纳结构颗粒；
5、所述底层中微纳结构颗粒和表层中疏水改性微纳结构颗粒的质量比为(0.2～0.6)∶1。
6、本专利技术的技术方案之二：
7、一种力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，包
8、所述底层涂料以含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂混合物为主体，嵌入微纳结构颗粒，并分散在溶剂中制备得到；
9、所述表层涂料以含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂混合物为主体，嵌入疏水改性微纳结构颗粒，并分散在溶剂中制备得到。
10、进一步地，所述底层涂料中，微纳结构颗粒包括羟基化多壁碳纳米管、纳米纤维素中的一种或多种，这类微纳结构颗粒的作用是分散在树脂中，增强树脂基的力学性能。含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂的质量比为1∶(2.5～3.5)，微纳结构颗粒和含氟硼化改性酚醛树脂的质量比为2∶5。
11、进一步地，所述表层涂料中，疏水改性微纳结构颗粒包括用含氟硅氧烷改性的zro2、sio2、al2o3、tio2、羟基化多壁碳纳米管、纳米纤维素、fe3o4、fe2o3和zno中的一种或多种，这类疏水改性微纳结构颗粒的作用是分散在树脂中，构建不同层次的微纳复合结构，增强涂层的疏水性能。含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂的质量比为1∶(2.5～3.5)，疏水改性微纳结构颗粒和含氟硼化改性酚醛树脂的质量比为7∶5。
12、更进一步地，所述含氟硅氧烷为1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷。
13、更进一步地，所述疏水改性微纳结构颗粒的制备方法包括以下步骤：
14、将微纳结构颗粒与1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷加入到溶剂(无水乙醇或丙酮)中，并加入氨水，在30℃下搅拌0.5～3h，得到所述疏水改性微纳结构颗粒；
15、其中，所述氨水和溶剂的体积比为1∶(3～5)，所述1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷和溶剂的体积比为1∶(100～150)，所述1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷和微纳结构颗粒的质量比为1∶(0.1～1)。
16、进一步地，所述底层涂料和表层涂料中，所用溶剂均为无水乙醇或丙酮。
17、进一步地，具体包括以下步骤：
18、(1)将基材表面进行打磨、抛光和超声清洗；
19、(2)将微纳结构颗粒、溶剂(无水乙醇或丙酮)和氨水混合，在30℃磁力搅拌1h，记为溶液a，将硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷加入到溶剂(无水乙醇或丙酮)中，在30℃磁力搅拌1h，记为溶液b，将溶液a倒入溶液b中，在30℃磁力搅拌1～2h，得到底层涂料；
20、将微纳结构颗粒与1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷加入到溶剂(无水乙醇或丙酮)中，并加入氨水，在30℃水浴下磁力搅拌0.5～3h，得到疏水改性微纳结构颗粒乳液，记为溶液c，将硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂、硅烷偶联剂加入到溶剂(无水乙醇或丙酮)中30℃水浴磁力搅拌30min后加入1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷，30℃水浴磁力搅拌30min，记为溶液d，将溶液c倒入溶液d中，在30℃磁力搅拌1h，得到表层涂料；
21、(3)先在步骤(1)得到的基材表面喷涂所述底层涂料，烘干至底层形成半固化层后再喷涂所述表层涂料，继续烘干至表层完全固化，得到所述力学性能优异的超疏水涂层。
22、更进一步地，步骤(1)中，所述基材包括铝合金、镁合金、碳钢、不锈钢、玻璃、陶瓷等金属和非金属材料。
23、更进一步地，步骤(1)中，所述打磨处理为通过sic砂纸打磨，砂纸的粒度依次为100、400、600、800、1000、1500目；所述超声清洗处理为依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中超声清洗15min。
24、更进一步地，步骤(2)中，所述水浴加热搅拌的温度均为30℃，时间均为0.5～3h。
25、更进一步地，步骤(3)中，所述喷涂用喷枪的喷涂流速为0.1～1ml/s，喷枪在距离基材10～30cm处喷涂，喷枪压力为0.2～1mpa，喷枪移动速度为2cm/s。
26、更进一步地，步骤(3)中，在130℃～150℃条件下烘干3～5min至底层形成半固化层。
27、更进一步地，步骤(3)中，在150℃条件下烘干1～3h至表层完全固化。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
29、(1)本专利技术将硼化改性的酚醛树脂与酚醛树脂混合使用，采用分层喷涂的方式，得到了具有双层复合结构的超疏水涂层，针对底层和表层不同性能要求，调整涂层中微纳结构颗粒的成分和比例，高分子填充物包裹不同浓度梯度微纳结构颗粒，保护了微纳结构抵抗机械磨损的能力，可以很好的提高机械性能的稳定性，从而获得力学性能良好的超疏水涂层。
30、(2)本专利技术制备的超疏水涂层有很好的机械稳定性和结合力，有利于提高基材在一些复杂工况下的耐久性、耐腐蚀性、耐酸碱性。
31、(3)本专利技术的制备方法简单易行、成本较低，改进了涂层机械稳定性的同时，不会对涂层的润湿性造成负面影响，并且较其他大部分现有方法，制备方法简单，所涉及的试剂便宜，制备周期短，对温度要求低，适合大规模生产。
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1.一种力学性能优异的超疏水涂层，其特征在于，包括由下到上依次设置的底层和表层，所述底层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和微纳结构颗粒，所述表层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和疏水改性微纳结构颗粒；
2.一种如权利要求1所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用分层喷涂的方式，在基材表面依次喷涂底层涂料和表层涂料，烘干固化后在所述基材表面依次形成底层和表层，得到所述力学性能优异的超疏水涂层；
3.根据权利要求2所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述底层涂料中，微纳结构颗粒包括羟基化多壁碳纳米管和纳米纤维素中的一种或多种；含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂的质量比为1∶(2.5～3.5)；微纳结构颗粒和含氟硼化改性酚醛树脂的质量比为2∶5。
4.根据权利要求2所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述表层涂料中，疏水改性微纳结构颗粒包括用含氟硅氧烷改性的ZrO2、SiO2、Al2O3、TiO2、羟基化多壁碳纳米管、纳米纤维素、Fe3O4、Fe2O3和ZnO中的一种或多种；含氟
5.根据权利要求2所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水浴加热搅拌的温度均为30℃，时间均为0.5～3h。
7.根据权利要求5所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述喷涂用喷枪的喷涂流速为0.1～1mL/s，喷枪在距离基材10～30cm处喷涂，喷枪压力为0.2～1Mpa，喷枪移动速度为2cm/s。
8.根据权利要求5所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在130℃～150℃条件下烘干3～5min至底层形成半固化层。
9.根据权利要求5所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在150℃条件下烘干1～3h至表层完全固化。
...【技术特征摘要】
1.一种力学性能优异的超疏水涂层，其特征在于，包括由下到上依次设置的底层和表层，所述底层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和微纳结构颗粒，所述表层原料包含氟硼化改性酚醛树脂、酚醛树脂和疏水改性微纳结构颗粒；
2.一种如权利要求1所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用分层喷涂的方式，在基材表面依次喷涂底层涂料和表层涂料，烘干固化后在所述基材表面依次形成底层和表层，得到所述力学性能优异的超疏水涂层；
3.根据权利要求2所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述底层涂料中，微纳结构颗粒包括羟基化多壁碳纳米管和纳米纤维素中的一种或多种；含氟硼化改性酚醛树脂和酚醛树脂的质量比为1∶(2.5～3.5)；微纳结构颗粒和含氟硼化改性酚醛树脂的质量比为2∶5。
4.根据权利要求2所述的力学性能优异的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述表层涂料中，疏水改性微纳结构颗粒包括用含氟硅氧烷改性的zro2、sio2、al2o3、tio2、羟基化多壁碳纳米管、纳米纤维素、fe3o4、f...
【专利技术属性】
技术研发人员：麻春英，高俊，刘林，沈明学，崔腾，黎秋萍，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：
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