一种超疏水自洁纳米涂料及其制备方法与流程

本发明涉及超疏水材料技术领域，具体涉及一种超疏水自洁纳米涂料及其制备方法。

背景技术：

超疏水涂层属于特种表面处理或涂层技术，最大的特点是能够使表面的灰尘，在水滴的作用下自洁从而保持一尘不染。超疏水表面具有类似荷叶的自清洁、防污染等性能，能使表面防结霜、结冰和防雾。这些处理在工程上具有广泛的应用价值，比如高层幕墙玻璃的清洁，如果采用超疏水自洁处理，可以不用专业清洁。汽车玻璃和反光镜经过超疏水处理后，能使水滴不粘附，驾驶员能获得更好的视觉，减小由于视觉问题带来的交通事故。高压输变线路经过超疏水处理后可防止由于冰雨引起的短路等自然灾害等等。特别是未来环保清洁城市建筑的理念将会利用这种自清洁超疏水涂层作为建筑外墙涂层、城市雕塑表面涂层。同时，如果将超疏水涂层用于船舶表面，不仅能降低水的阻力，增加舰船的动力效率，而且可以节约大量的清洁船体在水中的污染(污垢)费用。这对军事工业、民用船业运输具有重大的现实价值。

一般认为，超疏水是指处理过的表面对水的静态接触角大于150度，滚动角小于10度。目前有不少涂层技术可以将表面处理得到一定的疏水(也称憎水，其静态水接触角大于90度小于130度)效果。例如利用氟碳化合物或碳氢化合物具有很低的表面自由能特性，对材料表面进行化学处理涂敷氟碳化物或碳氢化合物，可以获得静态水接触角超过90度或者达到120度，虽然能够使表面具有一定的疏水或疏油特性，但远未达到非常好的超疏水效果。

所以说，现有的超疏水涂层所达到的超疏水效果还是处于起步阶段，还远远达不到市场越来越高的使用需求。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种通过在超疏水涂层上形成高强度杨梅结构粒子的超疏水自洁纳米涂料，能够大幅提升超疏水涂层的超疏水效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种超疏水自洁纳米涂料，按照重量份数包括如下组分：

微米氧化硅粒子10～18份、纳米氧化硅粒子2～5份、低表面能树脂100～120份、抗氧化剂2～6份、固定剂3～6份和耦合剂2～5份。

进一步的，所述低表面能树脂为氟碳树脂、聚氨酯和氟硅树脂中的一种。

进一步的，所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯。

进一步的，所述固定剂为液体硅胶。

进一步的，所述耦合剂为硅烷耦合剂。

一种超疏水自洁纳米涂料的制备方法，包括如下步骤：

s1：将纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子混合在一起进行表面改性处理，合成得到杨梅结构粒子；

s2：将低表面能树脂进行表面改性处理，并且向改性处理后的低表面能树脂中加入固定剂充分搅拌；

s3：将步骤s1中的杨梅结构粒子和步骤s2的低表面能树脂混合并且加入耦合剂和抗氧化剂，待充分搅拌后，即形成了超疏水自洁纳米涂料。

进一步的，所述纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子的表面改性处理具体为：将纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子混合后，加入花状纳米氧化锌，使得纳米氧化硅粒子能够附着在微米氧化硅粒子上，这样经过复合后得到杨梅结构粒子。

进一步的，所述低表面能树脂的表面改性处理具体为：在低表面能树脂中加入纳米胶，并且在高温下充分搅拌，然后冷却成型。

有益效果：本发明与现有技术相比，通过纳米氧化硅粒子、微米氧化硅粒子和低表面能树脂的改性复合，使得超疏水涂层表面具备杨梅结构粒子特殊结构，超疏水涂层的疏水性得到了质的提升，突破了超疏水技术领域的技术瓶颈，具备极大的市场价值。

附图说明

图1为杨梅结构粒子的结构和应用示意图；

图2为杨梅结构粒子的局部示意图；

图3为本发明纳米涂层和传统纳米涂层的作用原理对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

结合图1～图3，来说明本发明的创新原理：如图1和图2所示，纳米氧化硅粒子大量黏附在微米氧化硅粒子表面，形成杨梅结构粒子，水滴在超疏水自洁纳米涂层表面时，纳米氧化硅粒子能够托住水滴，使得水滴不会扩散开来，因此，如图3所示，本发明的超疏水自洁纳米涂料的疏水性能要明显好于传统材料，以下通过三个实施例进行验证。

实施例1：

一种超疏水自洁纳米涂料，按照重量份数包括如下组分：

微米氧化硅粒子10份、纳米氧化硅粒子2份、氟碳树脂100份、二丁基羟基甲苯2份、液体硅胶3份和硅烷耦合剂2份。

上述超疏水自洁纳米涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

s1：将纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子混合后，加入花状纳米氧化锌，使得纳米氧化硅粒子能够附着在微米氧化硅粒子上，这样经过复合后得到杨梅结构粒子，合成得到杨梅结构粒子，具体如图1所示；

s2：在氟碳树脂中加入纳米胶，并且在高温下充分搅拌，然后冷却成型，然后再向改性处理后的氟碳树脂中加入液体硅胶充分搅拌；

s3：将步骤s1中的杨梅结构粒子和步骤s2的氟碳树脂混合并且加入硅烷耦合剂和二丁基羟基甲苯，经过搅拌机充分搅拌后，即形成了超疏水自洁纳米涂料。

本实施例中将上述超疏水自洁纳米涂料应用在汽车玻璃上形成超疏水自洁纳米涂层，经过反复试验对比，采用本实施例超疏水自洁纳米涂层的汽车玻璃的防尘性和疏水性较传统的超疏水纳米涂层汽车玻璃有了大幅提升，使得驾驶员能够具备更好的驾驶视野，提高了驾驶安全。

实施例2：

一种超疏水自洁纳米涂料，按照重量份数包括如下组分：

微米氧化硅粒子18份、纳米氧化硅粒子5份、聚氨酯120份、二丁基羟基甲苯6份、液体硅胶6份和硅烷耦合剂5份。

上述超疏水自洁纳米涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

s1：将纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子混合后，加入花状纳米氧化锌，使得纳米氧化硅粒子能够附着在微米氧化硅粒子上，这样经过复合后得到杨梅结构粒子，合成得到杨梅结构粒子，具体如图1所示；

s2：在聚氨酯中加入纳米胶，并且在高温下充分搅拌，然后冷却成型，然后再向改性处理后的聚氨酯中加入液体硅胶充分搅拌；

s3：将步骤s1中的杨梅结构粒子和步骤s2的聚氨酯混合并且加入硅烷耦合剂和二丁基羟基甲苯，经过搅拌机充分搅拌后，即形成了超疏水自洁纳米涂料。

本实施例中将上述超疏水自洁纳米涂料应用在太阳能电池板表面上形成超疏水自洁纳米涂层，经过反复试验对比，采用本实施例超疏水自洁纳米涂层的太阳能电池板的防尘性和疏水性较传统的太阳能电池板有了大幅提升，太阳能电池板的表面的自洁性更好，有助于节约电池板的表面清洁费用和增加太阳光的透射率。

实施例3：

一种超疏水自洁纳米涂料，按照重量份数包括如下组分：

微米氧化硅粒子14份、纳米氧化硅粒子3份、氟硅树脂110份、二丁基羟基甲苯4份、液体硅胶5份和硅烷耦合剂3份。

上述超疏水自洁纳米涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

s1：将纳米氧化硅粒子和微米氧化硅粒子混合后，加入花状纳米氧化锌，使得纳米氧化硅粒子能够附着在微米氧化硅粒子上，这样经过复合后得到杨梅结构粒子，合成得到杨梅结构粒子，具体如图1所示；

s2：在氟硅树脂中加入纳米胶，并且在高温下充分搅拌，然后冷却成型，然后再向改性处理后的氟硅树脂中加入液体硅胶充分搅拌；

s3：将步骤s1中的杨梅结构粒子和步骤s2的氟硅树脂混合并且加入硅烷耦合剂和二丁基羟基甲苯，经过搅拌机充分搅拌后，即形成了超疏水自洁纳米涂料。

本实施例中将上述超疏水自洁纳米涂料应用在高层幕墙玻璃上形成超疏水自洁纳米涂层，经过反复试验对比，采用本实施例超疏水自洁纳米涂层的高层幕墙玻璃的防尘性和疏水性较传统的高层幕墙玻璃有了大幅提升，超疏水自洁纳米涂层能够非常好的对高层幕墙玻璃的表面进行自洁处理，可免除专门的高层幕墙玻璃表面的清洁处理，节约清洁费用。