超疏水涂料、超疏水涂层及该超疏水涂层的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种超疏水涂层的制备方法，包括，步骤1：按照体积份数比，取50~80份质量分数为2%～15%的疏水纳米颗粒分散液、20~50份质量分数为1%～10%的聚苯乙烯纳米颗粒分散液、0~30份溶剂混合，并超声分散，从而获得一混合液；步骤2：将所述混合液形成于一基底表面及基底内部微结构中；步骤3：将步骤2中的基底烘干，然后升温至160~230℃烘烤使所述聚苯乙烯纳米颗粒熔化，取出自然晾干。本发明还涉及一种超疏水涂料及超疏水涂层。
【专利说明】超疏水涂料、超疏水涂层及该超疏水涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超疏水涂料、由该超疏水涂料形成的超疏水涂层及该超疏水涂层 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 润湿性是固体表面的重要性质，一般用液滴与固体表面的接触角进行表征。当水 滴与固体表面的接触角大于150°且滚动角小于10°时，该固体表面被称为超疏水表面。 在自然界中存在着许多超疏水表面，典型的如以荷叶为代表的多种植物叶片表面、水黾腿、 水鸟的羽毛以及蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀等。超疏水材料具有许多独特的表面性能，如自 清洁、防腐蚀、生物相容性、超疏水性等，因而其在生产和生活中有着广阔的应用前景，如玻 璃表面的防雾、自清洁建筑材料、防止微生物在水下建筑和航行体的吸附、纺织品的防污以 及微流体运输等。
[0003] 近年来，超疏水表面引起了科学家的广泛关注，人工制造超疏水表面的新方法不 断出现。目前的制备方法主要分为两类：一是用低表面能材料修饰具有微纳米结构的表面； 二是在低表面能材料表面构建微纳米结构。具体包括湿化学、电化学刻蚀、电化学沉积、气 相沉积、静电纺丝等。以上方法虽然可以制备超疏水表面，但是大多方法的过程较为复杂， 许多方法都需要专门的设备，能耗和成本相对较高，都不利于工业生产。另外，现有方法制 备的超疏水表面普遍具有不够稳定，易老化，易失效，对于对恶劣工作环境(强酸强碱、高 温、紫外线）的耐受能力更为不足等缺点。
【发明内容】
[0004] 综上所述，有必要提供一种操作简单，成本低，易于产业化，而且超疏水性能稳定、 耐酸碱、耐高温、耐紫外线的超疏水涂料、超疏水涂层及其制备方法。
[0005] -种超疏水涂料，由质量分数为2%?15%的疏水纳米颗粒分散液、质量分数为 1%?10%的聚苯乙烯纳米颗粒分散液以及溶剂按照体积份数比5(Γ80 :2(Γ50 :(Γ30混合而 成。
[0006] -种超疏水涂层，所述超疏水涂层为一多孔纳米结构，该超疏水涂层包括一聚苯 乙烯层以及一疏水纳米颗粒层，所述聚苯乙烯层以及所述疏水纳米颗粒层层叠设置，且所 述疏水纳米颗粒层中的疏水纳米颗粒部分包埋于所述聚苯乙烯层中。
[0007] -种超疏水涂层的制备方法包括，步骤1 :按照体积份数比，取5(Γ80份质量分数 为2%?15%的疏水纳米颗粒分散液、2(Γ50份质量分数为1%?10%的聚苯乙烯纳米颗粒分 散液、(Γ30份溶剂混合，并超声分散，从而获得一混合液；步骤2 :将所述混合液形成于一基 底表面及基底内部微结构中；以及步骤3 :将步骤2中的基底烘干，然后升温至16(T230°C 烘烤使所述聚苯乙烯纳米颗粒熔化，取出自然晾干。
[0008] 本发明提供的超疏水涂层的制备方法具有以下优点，其一、采用胶体纳米颗粒沉 积方法并通过烘烤的方法使苯乙烯纳米颗粒熔化，从而形成多孔的纳米结构表面并可以 使所述疏水纳米颗粒良好的固定于所述基底表面，该方法简单，无须专用设备，用料成本较 低，能耗低，无污染；其二、该方法具有普适性，可用于多种纤维或多孔材料的处理，使其都 具有超疏水特性。
[0009] 本发明提供的超疏水涂层具有以下优点：其一、所制备的超疏水涂层的超疏水性 能稳定，不易老化失效，且在强酸强碱、高温、强紫外线等恶劣工况下正常工作；其二、所制 备的超疏水涂层具有较好的重复利用能力和使用寿命。
[0010] 另外，本发明提供的超疏水涂料还具有原料来源简单、成本低且易于配置等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1本发明实施例提供的超疏水涂层的制备方法的流程图。
[0012] 图2本发明实施例提供的超疏水涂层的结构示意图。
[0013] 图3本发明实施例3提供的超疏水滤纸的扫描电镜照片图。
[0014] 图4为本发明实施例3提供的超疏水滤纸的的X射线光电子能谱分析图。
[0015] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种超疏水涂料，其特征在于，其由质量分数为2%?15%的疏水纳米颗粒分散液、 质量分数为1%?10%的聚苯乙烯纳米颗粒分散液以及溶剂按照体积份数比5(Γ80 :2(Γ50 : (Γ30混合而成。
2. 如权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述疏水纳米颗粒分散液中的疏水 纳米颗粒选自聚四氟乙烯颗粒、聚偏氟乙烯颗粒、聚全氟乙丙烯颗粒、疏水二氧化硅颗粒及 其任意组合的混合物。
3. 如权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述疏水纳米颗粒分散液中的疏水 纳米颗粒的粒径为50 nm ~1000 nm，且所述聚苯乙烯纳米颗粒分散液中的聚苯乙烯纳米颗 粒的粒径为50 nm?1000 nm。
4. 一种超疏水涂层，所述超疏水涂层为一多孔纳米结构，其特征在于，该超疏水涂层包 括一聚苯乙烯层以及一疏水纳米颗粒层，所述聚苯乙烯层以及所述疏水纳米颗粒层层叠设 置，且所述疏水纳米颗粒层中的疏水纳米颗粒部分包埋于所述聚苯乙烯层中。
5. 如权利要求4所述的超疏水涂层，其特征在于，所述聚苯乙烯层的厚度小于500nm， 所述疏水纳米颗粒层的厚度为100?5000nm。
6. 如权利要求4所述的超疏水涂层，其特征在于，所述疏水纳米颗粒层中疏水纳米颗 粒的粒径为50nnTl000nm，所述多孔纳米结构中孔的直径为50 nm ~1000 nm。
7. -种超疏水涂层的制备方法，其包括以下步骤： 步骤1 :按照体积份数比，取5(Γ80份质量分数为2%?15%的疏水纳米颗粒分散液、 2(Γ50份质量分数为1%?10%的聚苯乙烯纳米颗粒分散液、(Γ30份溶剂混合，并超声分散， 从而获得一混合液； 步骤2 :将所述混合液形成于一基底表面及基底内部微结构中；以及 步骤3 :将步骤2中的基底烘干，然后升温至16(T230°C烘烤使所述聚苯乙烯纳米颗粒 熔化，取出自然晾干。
8. 如权利要求7所述的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述疏水纳米颗粒分散 液中的疏水纳米颗粒选自聚四氟乙烯颗粒、聚偏氟乙烯颗粒、聚全氟乙丙烯颗粒、疏水二氧 化硅颗粒或及其混合物。
9. 如权利要求7所述的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述疏水纳米颗粒分散 液中的疏水纳米颗粒的粒径为50 nm ~1000 nm，且所述聚苯乙烯纳米颗粒分散液中的聚苯 乙烯纳米颗粒的粒径为50 nm ~1000 nm。
10. 如权利要求7所述的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述基底选自布料、滤 纸、滤布、滤袋、滤膜、海绵以及金属滤网。
【文档编号】C09D7/12GK104046152SQ201410281714
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】汪家道, 杜川, 陈大融 申请人:清华大学