醇、及/或表面活性剂被锁定在超疏水粉末内，该粉末颗粒的孔可能变为对于该溶剂为饱和。如果该粉末颗粒的最外部可干燥，则某些表面活性剂可蒸发。由于该锁定效应，锁定在孔内的表面活性剂的蒸发时间大大延长。随后，可将饱和粉末颗粒加入快干涂料或环氧树脂中。该涂料或环氧树脂将部分地键结至纳米图案化的超疏水粉末颗粒，而不填充入该纳米图案化的超疏水粉末颗粒中，也不完全覆盖该粉体颗粒的外表面。结果为具有整体超疏水行为的涂料或环氧树脂(当干燥或固化时)。不仅该外涂刷表面是超疏水的，且当外表面被磨损(或擦除)时，新暴露的表面也是超疏水的。这一以溶剂填充超疏水粉末、将其加入涂料(或环氧树脂)中并令该涂料(或环氧树脂)干燥、随后令溶剂蒸发移除(在该涂料或环氧树脂不再流动后)的技术，令所使用的标准涂料(或环氧树脂)材料变为完全(内部及外部)超疏水。
[0085]参考图11，显示了超疏水/超亲油整体涂层40。图11中显示的具体整体涂层40包含涂料48。如上所述，可采用多种其它材料替代涂料48。例如，涂料48也可以是环氧树月旨。整体涂层40还包括复数个超亲油颗粒10。如本公开所揭示，超亲油颗粒10可包括复数个纳米结构特征17，定义复数个纳米孔18。锁定的组合物44可被锁定在纳米孔18内。锁定的组合物44可包含油、溶剂、醇、及/或表面活性剂。纳米结构特征17的多个部分56可延伸出该锁定的组合物44。纳米结构特征17的延伸出锁定组合物44的多个部分56可形成牢固粘附在涂料48上的物质。如上所述，为了确保纳米结构特征17的多个部分延伸出该锁定的组合物44，可在将超亲油颗粒10并入涂料48中之前，令该锁定的组合物44蒸发一段时间。
[0086]仍参考图11，部分或全部超亲油颗粒10可由涂料48完全围绕，且部分或全部该复数个超亲油颗粒10可部分地或完全地暴露于涂料48的表面54上。在超亲油颗粒10的一部分延伸出涂料48表面54的例子中，可暴露该锁定的组合物44。被暴露的组合物46可蒸发。依据锁定的组合物44的具体组成，被暴露的组合物46可以不同速率蒸发。
[0087]当涂料48的表面54磨损时，可暴露出新的包含锁定组合物44的超亲油颗粒10。后来暴露的组合物46可开始蒸发。更重要的是，当涂料48的表面54被磨损时，可能损坏某些纳米结构特征17。被损坏的特征48可保留与其它纳米结构特征17相应的形状和构象，以令超亲油颗粒10保留超亲油/超疏水性并对整体涂层40提供超亲油/超疏水特性。
[0088]正常情况下，随着时间流逝，含有油的涂层将相当快速地析出油。但已经显示，锁定在超疏水粉末颗粒内的油在更长时间内保留。在涂料及环氧树脂中使用油改质的超疏水粉末，构建了一种新型涂覆材料，其可提供杰出的抗腐蚀及防污行为。多种具体实例的潜在商业应用包括，但不限于芳，防水涂料、环氧树脂及复合物；抗生物污染涂料及材料；抗腐蚀涂料及材料；以及水上交通工具及水管。
[0089][实施例]
[0090]为了获取所揭示的超亲油颗粒和涂层的效能，将超亲油涂层施加至铝及雷达天线罩板上，在海水中浸没达5周。该超亲油颗粒是旋节分解的鹏硅酸钠玻璃颗粒，具有锁定在该颗粒纳米孔中的聚硅氧烷，其包括氟化SAM疏水涂层。
[0091 ] 通过将超疏水涂覆溶液施加至该板而将该板具有超疏水性。超疏水涂覆溶液含有3wt%的超疏水粉末(超疏水娃藻土、超疏水氧化娃纳米颗粒、或超疏水旋节娃酸盐粉末)及约2?1:%的聚氨醋(透明涂层或PVC水泥)，溶剂为丙酮(即，约95wt% )。
[0092]一旦涂覆溶液干燥，该粉末即被键结至该板基板。其时，使用滴管将低粘度聚硅氧烷油(500tSc)施加至该表面。因为该聚硅氧烷油的低粘度，油被吸收入纳米孔中并锁定。过量的油自该表面排除，该表面显得干燥且手感干燥。干燥并固化该粘合剂后，将涂覆及未涂覆的销板在弗罗里达的巴特尔恶魔森设备厂(the Battelle Emers1n Facility inFlorida)置于大西洋中。
[0093]图7A至7D显示相同金属板的涂覆部分与未涂覆部分的并排比较:(a)涂覆后即检测，(b)暴露一天后，(C)暴露一周后，以及(d)暴露两周后。同样，图8A至8B显示在(a)洗涤之前以及(b)洗涤之后的经涂覆与未涂覆两者。最后，图9A及9B是分别显示经涂覆及未涂覆的雷达天线罩和铝表面在海洋中暴露8周后的比较性照片。用于图8及图9中图片的洗涤制程包括以简单的橡胶软管洗涤(预估水压力为<200psi)。
[0094]自图7至9可知晓，该超亲油涂覆材料提供杰出的防污性质。提供超乎预期的防污性质的相同特征也可提供超乎预期的自清洁性质和抗腐蚀性质。
[0095]在某些额外的实验中，将高粘度聚硅氧烷油(100，OOOtSc)锁定在纳米孔中。在这些例子中，通过再将锁油溶液加入超疏水颗粒之前加入丙烷而降低该聚硅氧烷油的粘度。由于具有低粘度聚硅氧烷油，该表面看起来干燥且摸起来也干燥。
[0096]尽管已经在具体实例中揭示了本发明，但以前述说明书的观点来看，该领域技术人员可轻易获知大量的备选方案、修饰和变更。据此，本发明倾向于涵盖全部此类备选方案、修饰和变更，它们均落入本发明及权利要求书的范畴及精神内。
【主权项】
1.一种整体超疏水涂覆组合物，包含: 选自涂料、环氧树脂及其组合所组成组的涂覆材料； 复数个超亲油颗粒，包含: 其上沉积有疏水涂层的多孔颗粒，所述经涂覆的多孔颗粒的特征在于，颗粒大小为至少10nm至约I ym的范围，以及复数个纳米孔；其中，至少某些所述纳米孔提供流通孔隙度， 锁定在所述多孔颗粒的所述纳米孔中的锁定组合物，其中，该锁定组合物选自油、溶剂、醇、表面活性剂及其组合所组成的组。
2.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述多孔颗粒的进一步特征在于，复数个分隔开的包含相连突起材料的纳米结构特征。
3.根据权利要求2所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，该分隔开的纳米结构特征延伸出该锁定组合物。
4.根据权利要求3所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，至少某些该分隔开的延伸出该锁定组合物的纳米结构保护该涂覆材料。
5.根据权利要求2所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，至少某些该分隔开的延伸出该锁定组合物的纳米结构还延伸出该涂覆材料的表面。
6.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述多孔颗粒进一步包含置于所述相连突起材料上的蚀刻残质，所述蚀刻残质来自与所述突出材料相互渗透的凹陷相连材料。
7.根据权利要求6所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，至少某些所述突出材料及所述蚀刻残质包含玻璃。
8.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述疏水涂层包含全氟有机材料。
9.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述疏水涂层包含自组装单层O
10.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述多孔颗粒包含多孔硅藻土颗粒。
11.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述油包含非营养油。
12.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述油包含选自非挥发性直链和支链烷烃、烯烃及炔烃；直链和支链烷烃、烯烃及炔烃的酯；聚硅氧烷；及其组合所组成组的油。
13.根据权利要求9所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述锁定组合物在周围环境条件下不蒸发。
14.根据权利要求1所述的整体超疏水涂覆组合物，其中，所述锁定组合物在周围环境条件下蒸发。
15.一种制造整体超疏水涂覆组合物的方法，包含: 提供复数个其上沉积有疏水涂层的多孔颗粒，所述经涂覆的多孔颗粒的特征在于，颗粒大小为至少10nm至约I μ m的范围，以及复数个纳米孔；其中，至少某些所述纳米孔提供流通孔隙度，其中，所述多孔颗粒的进一步特征在于，复数个分隔开的包含相连突起材料的纳米结构特征； 将锁定组合物锁定在所述多孔颗粒的所述纳米孔中，其中，该锁定组合物选自油、溶剂、醇、表面活性剂及其组合所组成的组； 令至少部分该锁定组合物蒸发，从而暴露至少某些该纳米结构特征； 接着，将该复数个多孔颗粒加入选自涂料、环氧树脂及其组合所组成组的涂覆材料中。
【专利摘要】揭示一种超疏水涂料及包含超亲油颗粒及表面的环氧树脂，以及制造该涂料及环氧树脂的方法。该超亲油颗粒可包括具有其上沉积有疏水涂层的多孔颗粒。
【IPC分类】C09D5-00
【公开号】CN104837934
【申请号】CN201380062071
【发明人】J·T·辛普森, S·R·亨特
【申请人】Ut-巴特勒有限责任公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年9月18日
【公告号】CA2886177A1, EP2900769A2, US20140090578, WO2014052120A2, WO2014052120A3