本发明涉及涂料领域，具体为一种透明疏水疏油功能涂料及其形成的透明疏水疏油功能涂层。
背景技术：
荷花效应也叫作自清洁效应，可以应用到很多地方，比如防水、防油，玻璃表面自清洁等。通过用电子扫面显微镜观察其荷叶表面，就会发现荷叶表面有一些微小的突起，这种微小的突起是微米级的，在这种微米级的突起上面又形成纳米级的突起。荷花效应的产生主要就是由于这种微纳结构的层叠交错赋予了超疏水的表面，因此通过对这种结构的仿生模拟，可以制备出应用于防水防油的功能涂层。
制备具有这种疏水疏油功能涂层的方法有很多种，常见的有物理法和化学法。物理法包括机械印压、真空镀膜等，化学法主要是含氟材料的涂覆等。机械印压是采用特殊设备在所需的基材表面上压出凸凹不平的形状来构筑微纳结构，这样制备的基材表面的疏水性很好，表面不易破坏，并且不会因为随着使用时间的增长而出现性能的下降。但是也存在着很多不足，首先对设备的要求和精度非常高，成本投入大，另外所得到的表面的疏油性能差。真空镀膜是采用将镀膜料在真空高温环境下蒸发再沉积到基材的表面，形成一层均匀致密的镀层。常见的镀膜料有二氧化硅、氟硅烷等用来制备疏水镀层。然而由于真空镀膜是物理沉积，界面结合力较弱，易脱落，另外由于高温的条件，限制了基材的使用范围。化学方法由于操作简单，成本低廉，基材适用范围广，另外由于填料粒子和基体树脂的选择和设计灵活，应用较为普遍。
常见的化学方法有将如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等涂覆到基材的表面，形成疏水涂层，这种方式得到的基材表面的疏水疏油效果好，但是接触角最大为120度，同时由于氟聚合物低的表面能，和基材之间的结合力相对较弱，难以制备较薄的涂层。在中国专利CN101992184A中公开了一种耐侵蚀超疏水涂层的制备方法，利用溶胶-凝胶方法在取样针、探针等小内径管状制品的表面形成陶瓷、硅化合物、金属氧化物或金属氮化物涂层，改善了涂膜的机械性能。
技术实现要素：
鉴于上述不足，本发明提供一种透明疏水疏油功能涂料，能够在温和的环境下，实现对 材料表面的疏水疏油化处理，成本较低。本发明另外提供一种透明疏水疏油功能涂层。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种透明疏水疏油功能涂料，包括含氟树脂、二氧化硅颗粒和溶剂，所述含氟树脂的质量浓度为5-15％，所述二氧化硅颗粒质量为含氟树脂质量的1-5％。
进一步地，所述含氟树脂包括含氟丙烯酸树脂、氟碳树脂、含氟丙烯酸改性聚氨酯树脂、含氟丙烯酸改性有机硅树脂中的至少一种。
进一步地，所述含氟树脂的氟含量是10-50wt％。
进一步地，所述溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮、甲苯、二甲苯或九氟丁基醚。
进一步地，所述二氧化硅颗粒的粒径是10-40纳米。
进一步地，所述二氧化硅颗粒在改性用溶剂中由氟硅烷偶联剂改性。
进一步地，所述氟硅烷偶联剂包括十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，所述改性用溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。
一种透明疏水疏油功能涂层，由上述的透明疏水疏油功能涂料制成。
本发明的有益效果是，氟树脂提供了成膜物质和疏油表面，氟硅烷改性的二氧化硅纳米粒子提供了微纳结构和疏水表面，使得涂层表面具有超疏水功能，另外由于操作方便，能够在温和的环境下，实现对材料表面的疏水疏油化处理，成本较低。
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下。
本发明提供一种透明疏水疏油功能涂料，包括含氟树脂、二氧化硅颗粒和溶剂。
1.含氟树脂
含氟树脂包括含氟丙烯酸树脂、氟碳树脂、含氟丙烯酸改性聚氨酯树脂、含氟丙烯酸改性有机硅树脂，这些可以单独或以其两种以上的组合使用。其中，含氟树脂的氟含量是10-50wt％，优选20-50wt％，更优选20-40wt％。相对于透明疏水疏油功能涂料的总质量，含氟树脂的浓度是5-15wt％，优选5-12wt％，更优选7-12wt％。
2.二氧化硅颗粒
二氧化硅颗粒的粒径是10-40纳米，优选10-30纳米，更优选10-20纳米。相对于含氟树脂的总质量，二氧化硅颗粒的含量是1-5wt％。
二氧化硅颗粒可以按其本身使用，或其表面可以由氟硅烷偶联剂改性。氟硅烷偶联剂包 括十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种，其中优选十七氟癸基三甲氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷，这些可以单独或以其两种以上的组合使用。
二氧化硅纳米粒子的表面改性处理可以通过以下来进行，将二氧化硅超声分散在改性用溶剂中，然后将氟硅烷偶联剂加入到该溶剂中，室温搅拌水解2-6小时。其中，该溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。
3.溶剂
溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮、甲苯、二甲苯、九氟丁基醚，其中优选乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯。
本发明另外提供一种透明疏水疏油功能涂层，其由上述透明疏水疏油功能涂料制成。
实施例
实施例1：
将含氟丙烯酸树脂(含氟量10％)溶于乙酸丁酯，配制成5％的质量浓度。将粒径为10nm的二氧化硅用十三氟辛基三甲氧基硅烷的乙醇溶液进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的1％加入到5％浓度的树脂溶液中，经过超声30min后，得到均匀透明的分散液。将基材不锈钢片表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到不锈钢表面，待表面干燥后于60℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例2
将含氟丙烯酸树脂(含氟量30％)溶于甲苯，配制成10％的质量浓度。将粒径为25nm的二氧化硅用十三氟辛基三乙氧基硅烷的异丙醇溶液进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的2％加入到10％浓度的树脂溶液中，经过超声40min后，得到均匀透明的分散液。将基材不锈钢片表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到不锈钢表面，待表面干燥后于60℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例3
将氟碳树脂(含氟量50％)溶于丁酮，配制成5％的质量浓度。将粒径为40nm的二氧化硅用十七氟辛基三甲氧基硅烷的正丁醇溶液进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的1％加入到5％浓度的树脂溶液中，经过超声30min后，得到均匀透明的分散液。将基材聚酰亚胺(PI)塑料表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到PI表面，待表面干燥后于80℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例4
将氟碳树脂(含氟量30％)溶于九氟丁基醚，配制成15％的质量浓度。将粒径为20nm 二氧化硅用十七氟辛基三乙氧基硅烷的甲醇溶液进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的3％加入到15％浓度的树脂溶液中，经过超声40min后，得到均匀透明的分散液。将基材不锈钢表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到不锈钢表面，待表面干燥后于80℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例5
将含氟丙烯酸改性聚氨酯(含氟量25％)树脂溶于丁酮，配制成10％的质量浓度。将粒径为10nm二氧化硅用十七氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三甲氧基硅烷的乙醇混合溶液中进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的5％加入到10％浓度的树脂溶液中，经过超声50min后，得到均匀透明的分散液。将基材聚酰亚胺(PI)塑料表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到PI表面，待表面干燥后于80℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例6
将含氟丙烯酸改性有机硅树脂(含氟量10％)溶于乙酸乙酯，配制成15％的质量浓度。将粒径为40nm的二氧化硅用十七氟辛基三甲氧基硅烷的异丙醇溶液进行处理，水解时间2小时后离心出二氧化硅，真空干燥烘干。将改性了的二氧化硅按树脂重量的3％加入到15％浓度的树脂溶液中，经过超声50min后，得到均匀透明的分散液。将基材陶瓷表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到陶瓷表面，待表面干燥后于60℃烘干，得到疏水疏油涂膜。
实施例7(对比例)
将丙烯酸改性有机硅树脂溶于乙酸乙酯，配制成15％的质量浓度。将粒径为40nm的二氧化硅直接按树脂重量的3％加入到15％浓度的树脂溶液中，经过超声50min后，得到均匀透明的分散液。将基材陶瓷表面清洗干净，采用浸涂法将分散液涂覆到陶瓷表面，待表面干燥后于60℃烘干，得到涂膜。
表面疏水疏油采用测试水和辛烷在其表面的接触角来表征。
从结果可以看出，对比例中的树脂为未含氟的丙烯酸改性有机硅树脂，二氧化硅纳米粒子也未用氟硅烷偶联剂进行表面处理；而实施例1-6中的树脂都用了含氟树脂，二氧化硅纳 米粒子也用氟硅烷偶联剂进行了表面改性，造成的结果是对比例的水接触角和油接触角均比其他实施例的小，原因在于在树脂中，氟原子的引入使树脂具有较低的表面能，起到疏油的作用，二氧化硅纳米粒子表面用氟硅烷偶联剂处理，一是提供较低的表面能，二是提供微纳凸起结构，两方面的作用赋予涂膜良好的疏水性和疏油性，因此比对比例有更优的疏水疏油效果。