一种可工业化超便捷超疏水罩面漆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可工业化超便捷超疏水罩面漆及其制备方法的制备方法，应用在 功能涂料罩面领域里。
【背景技术】
[0002] 材料在其成膜之后，接触角大于150°且滑动角小于10°被称之为超疏水现象。自然 界中，荷叶表面的水滴可以自由滚落，水黾可以在水面自由行走，蝉翼表面，水稻叶表面等 都是天然的超疏水现象。荷叶出淤泥而不染其特殊的自清洁效果受到了科学家们极大的研 究兴趣，在生活中具有广阔的应用价值。例如，Shen等在不锈钢表面制备了超疏水表面，可 以起到防腐的作用。将超疏表面用在室外天线上，可以防止积雪，从而可以保证通讯信号畅 通;用在在输送石油的管道内壁上或纺织衣物上，可防水、防污。如果将超疏水材料用在一 般建筑外墙上，能达到长久洁净、免于几年一修的效果。
[0003] 目前超疏水在涂料上的应用已经有很大的进展，但还有不少的问题需要去解决。 其中一个最为重要的问题是反应苛刻，工艺复杂，时间冗长，因此提供一种可工业化的工艺 便捷的超疏水罩面涂料的制备方法己成为当务之亟。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种可工业化超便捷超疏水罩面漆及其制备方法，其克服了现有超疏 水罩面漆反应苛刻、工艺复杂、时间冗长的缺点，具有保持极高的疏水性能、可工业化、工艺 便捷的优点。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种可工业化超便捷超疏水罩面漆，其包括:其由以下重量份的组分配制而成： 正硅酸乙酯 1.71-6. 88份 乙醇： 32. 49-69. (? 份
[0007] 水 1.22-2.80 份 十六烷基三甲氧基桂烷 0. 25-L 11份 胶体硅分散体 20-61. 05:份
[0008] 其中，所述胶体硅分散体是由粒径在〇. l-l〇um之间的纳米级大尺寸胶体硅分散体 和粒径在0. l-100nm之间的纳米级小尺寸胶体硅分散体混合而成。
[0009] 大小两种尺寸结构的胶体硅水性分散体复配，更佳利于微纳米结构的形成，利于 漆膜的疏水性能，且能达到微观表面粗糙的效果。
[0010] 现有的超疏水涂料制备有合成低表面能含氟高分子和添加低表面能含氟甲（乙） 氧基硅烷等等。这类合成过程中存在多种问题，如反应氛围要求严格、反应温度超过l〇〇°C、 反应时间超过24h等。目前基本没有工业化的超疏水涂料，主要是因为成本高和制备工艺繁 琐。本申请可工业化超便捷超疏水罩面漆以正硅酸乙酯、十六烷基三甲氧基硅烷为基本原 料，配合纳米级不同尺寸的胶体硅分散体混合物，正硅酸四乙酯水解后成微球二氧化硅，两 种或两种以上纳米级不同尺寸的胶体硅分散体混合物配合微球二氧化硅形成微纳米结构， 较低成本的十六烷基三甲氧基硅烷作为疏水改性剂和其他硅烷偶联剂协同水解，嵌入十六 烷，达到低表面能，达到良好的疏水效果，保证漆膜的接触角在150-160°。该可工业化超便 捷超疏水罩面漆同时具备了微纳米结构和低表面能疏水剂修饰，通过简单的粒子填充法合 成具有微纳米结构的超疏水罩面溶液，不同于目前工艺的反应苛刻、工艺复杂、时间冗长， 不仅具有超疏水性能，同时制备工艺简单，耗时短，成本低，实现了可工业化。
[0011] 所述纳米级小尺寸胶体硅分散体为纳米胶体硅水性分散体R301，纳米级大尺寸胶 体硅分散体为纳米胶体硅水性分散体R1050，其重量比为8:2-3:7。纳米胶体硅水性分散体 R301和纳米胶体硅水性分散体R1050的配合使用是其中一种较好的复配配方，漆膜的疏水 性能最佳。
[0012] 所述纳米胶体硅水性分散体R301和纳米胶体硅水性分散体R1050的重量比为7: 3。 该配比最利于微纳米结构的形成。
[0013] 该可工业化超便捷超疏水罩面漆的制备方法，其包括以下步骤：
[0014] ①透明前驱溶液的制备：边搅拌边向正硅酸乙酯依次加入乙醇、水和十六烷基三 甲氧基硅烷，于40-80°C水浴并中速搅拌6-8h，得透明前驱溶液待用；
[0015] ②粒子复配液的制备:将粒径在0.1-10um之间的纳米级大尺寸胶体硅分散体和粒 径在0 . l-100nm之间的纳米级小尺寸胶体娃分散体进行混合并以300-400rpm的转速分散 30-45min，得粒子复配液；
[0016] ③透明前驱液和粒子复配液的混合：向粒子复配液中加入透明前驱溶液并分散 30-45min，其中透明前驱液与粒子复配液的重量比例为4:1-2:3,即制得所述可工业化超便 捷超疏水卓面漆。
[0017] ④通过简单的原料粒子复配，加上低表面能疏水剂修饰，即得产物，制备过程简单 快捷，利于工业化。
[0018] 所述步骤③中透明前驱液与粒子复配液的重量比例为4:1。该优选配比利于提升 漆膜的疏水性能。
[0019] 与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
[0020] 1)保持极高的疏水性能，其对水的接触角为150-160° ;
[0021] 2)本工艺分别制备低表面能前驱液和粒子复配液，然后对其按一定比例混合，操 作简单，工艺便捷，区别于其他专利的多步骤、多条件合成法，可工业化，；
[0022] 3)成本低。
【具体实施方式】
[0023]下面结合各实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0024]原料来源：
[0025] 水:普通自来水；
[0026] 正硅酸四乙酯:阿拉丁生产，分析纯；
[0027]乙醇：阿拉丁生产，分析纯；
[0028]十六烷基三甲氧基硅烷:广州市龙凯化工有限公司生产，工业级；
[0029]纳米胶体硅水性分散体R301:阿克苏诺贝尔化学品公司生产，工业级；
[0030]纳米胶体硅水性分散体R1050:阿克苏诺贝尔化学品公司生产，工业级;实施例1 [0031 ] -种可工业化超便捷超疏水罩面漆，其由以下重量份的组分配制而成， 正硅酸乙酯 6. 88份 乙醇 69. 6份 水 2. :8:儉
[0032] 十六烷基三甲氧基桂烷 0, 72份 纳米胶体硅水性分散体R301 和纳米胶体硅水性分散体 20. 0份 R1050
[0033]该可工业化超便捷超疏水罩面漆的制备方法，其包括以下步骤：
[0034]①透明前驱溶液的制备：以250rpm的转速边搅拌边向正硅酸乙酯依次加入乙醇、 水和十六烷基三甲氧基硅烷，于70°C水浴并以350rpm的转速搅拌8h，得透明前驱溶液待用；
[0035] ②粒子复配液的制备：将纳米胶体硅水性分散体R301和纳米胶体硅水性分散体 R1050，其重量比例为7:3进行混合，并以350rpm的转速分散30min，得粒子复配液；
[0036] ③透明前驱液和粒子复配液的混合：向粒子复配液中加入透明前驱溶液并分散 30min，其中透明前驱液与粒子复配液的重量比例为4:1，即制得所述可工业化超便捷超疏 水罩面漆。
[0037] 实施例2
[0038] -种可工业化超便捷超疏水罩面漆，其包括:其由以下重量份的组分配制而成， 正硅酸乙酯 §.18份 乙醇 52.43份 水 2. 14份
[0039] 十六烷基三甲氧基硅烷 0。55份 纳米胶体硅水性分散体R301 和纳米胶体硅水性分散体 3:9, 7份 R1050
[0040]该可工业化超便捷超疏水罩面漆的制备方法，其包括以下步骤：
[0041 ]①透明前驱溶液的制备：以200rpm的转速边搅拌边向正硅酸乙酯依次加入乙醇、 水和十六烷基三甲氧基硅烷，于70°C水浴并以400rpm的转速中速搅拌8h，得透明前驱溶液 待用；