一种双组份超疏水涂料及超疏水涂层的制备方法与流程

本发明涉及超疏水涂料
技术领域：
，具体涉及一种双组份超疏水涂料及超疏水涂层的制备方法。
背景技术：
：目前已有的实际应用的产品能达到与水的接触角超过150度，但存在耐久性差、与基体的附着力差、表面微细结构强度低、易老化、易磨损、易污染、使用寿命短、施工操作要求高、使用环境受限等缺点，因而绝大部分仍处于实验室阶段，超疏水材料或涂层目前大规模推广应用存在问题如下：(1)机械稳定性差超疏水材料的制备需要构造出微纳米级的粗糙结构表面，再用低表面能物质(如含氟或硅烷的化合物)进行化学修饰、改性使其具有优异的超疏水性能。与光滑表面比较，超疏水表面很脆弱。这是因为表面的微观粗糙结构在加工与使用过程中容易被破坏，导致表面疏水性下降，接触角滞后增大，水滴易发生粘附，自清洁性能受到影响。而且，低表面能材料对基材表面附着力较差。在使用过程中，超疏水表面还会受到酸碱、油烟和泥浆水等的污染，长期使用会使表面性能下降。(2)透明度低超疏水表面的构造往往需要很高的粗糙度，一般来说，粗糙度越高，表面疏水性能越好。而材料表面的透明度与其表面粗糙度息息相关。表面粗糙度越大，对光的散射和反射作用越强，透明度越低。尽管目前通过降低表面微米尺寸、提高表面孔隙率和采用中空材料可以制备出透明度较高的超疏水涂层，但是这些制备方法对材料选择的依赖性较高，不易普及使用，因此，如何提高超疏水表面的透明度仍是较难突破的难关。(3)产业化难从解决大规模生产超疏水表面的困难出发，寻求低廉成本、操作步骤简单、设备易得的制备方法，不断优化或者简化粗糙结构的构造方法以及获取简便有效的低表面能物质修饰反应过程和工艺，来解决生产成本高、操作复杂等问题。综上，优化制备工艺和简化制备方法以及提高超疏水表面的附着力、机械稳定性等问题，是超疏水表面材料研究面临的主要任务。技术实现要素：针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双组份超疏水涂料及超疏水涂层的制备方法，保证了在基材上形成的超疏水涂层透明度高、附着力强、在户外有很好的耐候性。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种双组份超疏水涂料，包括a、b组份：a组份按质量份计，包括90～98份改性丙烯酸树脂、1～2份过氧化物、0.5～1份气相二氧化硅和0.5～1份分散剂；b组份按质量份计，包括5～10份固化促进剂、0.1～1份改性超疏水二氧化硅和90～95份溶剂；a、b组份质量比为10～20：1。在上述技术方案的基础上，所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂、含氟丙烯酸树脂、硅氟改性丙烯酸树脂中一种或几种。在上述技术方案的基础上，所述过氧化物为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，所述分散剂为byk-410、byk-163、byk-196中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，所述固化促进剂为环烷酸锰、环烷酸钴、异辛酸钴中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，所述改性超疏水二氧化硅为烷基硅氧烷和/或全氟烷基硅氧烷。在上述技术方案的基础上，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯等中的一种或几种。本发明还提供了一种超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：将a组份混合均匀并涂覆于基材表面之后，按a、b组份质量比为10～20：1向基材表面均匀喷涂b组份，其中：a组份按质量份计，包括90～98份改性丙烯酸树脂、1～2份过氧化物、0.5～1份气相二氧化硅和0.5～1份分散剂；b组份按质量份计，包括5～10份固化促进剂、0.1～1份改性超疏水二氧化硅和90～95份溶剂。在上述技术方案的基础上，所述过氧化物为过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰中的一种或几种。在上述技术方案的基础上，所述固化促进剂为环烷酸锰、环烷酸钴、异辛酸钴中的一种或几种。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的双组份超疏水涂料包括a、b组份：a组份按质量份计，包括90～98份改性丙烯酸树脂、1～2份过氧化物、0.5～1份气相二氧化硅和0.5～1份分散剂；b组份按质量份计，包括5～10份固化促进剂、0.1～1份改性超疏水二氧化硅和90～95份溶剂；a、b组份质量比为10～20：1。将a组份混合均匀并涂覆于基材表面之后，再向基材表面均匀喷涂b组份，保证了在基材上形成的超疏水涂层透明度高、附着力强、在户外有很好的耐候性。附图说明图1为本发明实施例中所得的超疏水涂层的结构示意图；图2为本发明实施例中所得的超疏水涂层与水的静态接触角照片；图3为本发明实施例中所得的超疏水涂层表面微-纳结构的扫描电镜(sem)照片，对比标尺为10μm级别；图4为本发明实施例中所得的超疏水涂层表面微-纳结构的扫描电镜(sem)照片，对比标尺为2μm级别。具体实施方式本发明实施例提供一种双组份超疏水涂料，包括a、b组份：a组份按质量份计，包括90～98份改性丙烯酸树脂、1～2份过氧化物、0.5～1份气相二氧化硅和0.5～1份分散剂；b组份按质量份计，包括5～10份固化促进剂、0.1～1份改性超疏水二氧化硅和90～95份溶剂；a、b组份质量比为10～20：1。其中：a、b组份中各成分构成及作用如表1所示：表1：双组份超疏水涂料成分及作用表本发明实施例还提供一种超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：将a组份混合均匀并涂覆于基材表面之后，按照10～20:1的质量比，20min以内均匀喷涂b组份，室温40min左右可表干，4～6h实干，即可达到耐磨、透明的超疏水表面。采用本发明实施例的双组份超疏水涂料，树脂和改性纳米疏水颗粒分别在两个组份中，因此树脂含量不再收纳米粒子粘稠度影响，树脂含量高；同时，改性纳米疏水颗粒能由于树脂的交联收缩被锚固在涂层表面，参见图1所示，因此，要达到涂层超疏水的效果，超疏水纳米粒子只需要1～2％，节约成本且形成的超疏水涂层的透明度高。采用过氧化物以及固化促进剂，且改性纳米疏水颗粒能由于树脂的交联收缩被锚固在涂层表面，保证了在基材上形成的超疏水附着力强、在户外有很好的耐候性。以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1：本发明实施例提供一种双组份超疏水涂料，包括a、b组份，a、b组份含量如表2所示：表2：双组份超疏水涂料a、b组份配比表一a组份质量份数(100份计)b组份质量份数(100份计)树脂90改性超疏水纳米粒子0.1固化剂2固化促进剂10气硅1溶剂95分散剂1实施例2：本发明实施例提供一种双组份超疏水涂料，包括a、b组份，a、b组份含量如表3所示：表3：双组份超疏水涂料a、b组份配比表一a组份质量份数(100份计)b组份质量份数(100份计)树脂96改性超疏水纳米粒子0.5固化剂1.5固化促进剂8气硅0.7溶剂92分散剂0.8实施例3：本发明实施例提供一种双组份超疏水涂料，包括a、b组份，a、b组份含量如表4所示：表4：双组份超疏水涂料a、b组份配比表一a组份质量份数(100份计)b组份质量份数(100份计)树脂98改性超疏水纳米粒子1固化剂1固化促进剂5气硅0.5溶剂90分散剂0.5实施例4：本发明实施例还提供一种超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：1、改性超疏水二氧化硅的制备：选取200目左右粒径的二氧化硅微粒，选用六甲基二硅氮烷作为疏水改性剂，制备得超疏水烷基硅氧烷；2、a组份的制备：将40g硅氟改性丙烯酸树脂溶于60g的乙酸丁酯与二甲苯的混合溶液中(两者质量比1:1)，搅拌均匀后，依次加入1g气硅和0.4gbyk410分散剂，最后加入0.4g过氧化甲乙酮，混匀后即为a组份。3、b组份的制备：将5g步骤1中改性二氧化硅与0.4g异辛酸钴，超声分散于95g的乙酸丁酯与二甲苯的混合溶液中(两者质量比1:1)中，即为b组份。4、将a组份涂覆于基材表面之后，按照10:1的质量比，10min后均匀喷涂b组份，即可得到耐磨、透明的超疏水涂层。检测结果如表5所示：如图2所示，在不锈钢底材上采用本发明实施例的方法制成的双组份超疏水涂层，并室温放置42h后的静态水接触角为155.4度。本发明实施例制成的超疏水涂层表面微-纳结构的sem图如图3和图4所示。对比例1：对比实施例1，b组份中无有机锰、有机钴等固化促进剂1、改性超疏水二氧化硅的制备：如实施例1中，制备方法完全相同；2、a组份的制备：如实施例1中，制备方法完全相同；3、b组份的制备：将5g步骤1中改性二氧化硅超声分散于95g的乙酸丁酯与二甲苯的混合溶液中(两者质量比1:1)中，即为b组份。4、将a组份涂覆于基材表面之后，按照10:1的质量比，10min后均匀喷涂b组份，即可得到耐磨、透明的超疏水涂层。检测结果：涂层室温下2h不固化，表面仍粘手，24h后成膜，但附着力差，可成片揭下；在不锈钢底材上涂覆本发明所述双组份超疏水涂层，并室温放置42h后的静态水接触角为154度，但不耐磨。用手摸掉粉，超疏水纳米材料无法锚固在涂层表面，静态水接触角下降为94度，不具备超疏水效果。对比例2：将ab组份先共混再涂覆与基材上1、改性超疏水二氧化硅、a组份和b组份的制备方法与实施例1完全相同；2、将ab组份按照10:1的质量比搅拌混匀，涂覆于不锈钢板上，室温静置48h；检测结果：静态水接触角为97度，不具备超疏水效果，这是由于改性超疏水二氧化硅纳米颗粒被树脂包覆，未能在涂层表面形成超疏水界面。对比例3：增大b组份中固化促进剂的含量1、改性超疏水二氧化硅和a组份的制备方法与实施例1完全相同；2、将5g步骤1中改性二氧化硅与4g异辛酸钴，超声分散于95g的乙酸丁酯与二甲苯的混合溶液中(两者质量比1:1)中，即为b组份。3、将a组份涂覆于基材表面之后，按照10:1的质量比，10min后均匀喷涂b组份，即可得到耐磨、透明的超疏水涂层。检测结果：漆膜固化时剧烈放热，室温下25min即表干，48h后呈现半透明发灰状，静态水接触角为148度。本发明不局限于上述实施方式，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。当前第1页12