超疏水涂层的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 此申请是要求2013年1月30日提交的印度临时申请序号412/CHE/2013的优先 权权益的非临时申请，兹以引用方式引入该临时申请的内容。
技术领域
[0003] 本发明涉及具有内置的荷叶效应的反应性且高度耐用的超疏水涂层，所述涂层用 于涂覆在包括用于需要拒水的各种应用的金属、塑料和玻璃的基底上。还披露了生产这些 涂层的过程和使用所述涂层来使得表面疏水的方法。
【背景技术】
[0004] 在如同汽车、航空航天和船舶设备的工业中，表面涂层不仅在保护部件防腐蚀方 面而且在增强美感方面都起到至关重要的作用。在这些应用中，塑料、金属和玻璃表面的老 化是主要问题。各种外部因素如固体（尘粒、燃烧的碳氢化合物等）和液体（水分、化学制 品、泥水等），在日常生活中影响基底。此问题对于金属而言更加严重，通常当水滴在表面干 燥时，由于矿物质沉积而留下水印或水渍时，当其进一步与水和氧气接触时可导致腐蚀单 元形成。以类似的方式
[0005] 塑料和玻璃表面也面临在水蒸发之后的污点或水印的问题，这进一步影响被涂布 的塑料部件的美观和挡风玻璃的透明视觉。然而，此固体、液体或气体吸附或可湿性现象是 任何表面不可避免的，并且需要额外的体力工作和时间来清理那些基底。基于材料的物理 和化学不均匀性，需要对各种材料的可湿性的理解。
[0006] 市面上存在许多用来从需要脱水的表面拒水的产品。然而，这些可用的拒水涂层 具有如上述会话中论述的某些缺点。
[0007] 美国专利公开2011/0206925(Kissel等人）教导了基于聚合物气凝胶的超疏水涂 层，该涂层可通过三步过程来实现。根据此发明，需要通过在150°C下加热3个小时来退火 作为表面处理，以固化基底上的涂层，并且接触角可以仅高达140°。
[0008] 美国专利公开2011/0177252 (Kanagasbapathy等人）公开了一种制备超疏水涂层 的方法，所述涂层包括含有助粘剂基团和低表面能基团的倍半硅氧烷的疏水纳米颗粒。涂 层被涂覆在已经油漆好的/涂有蜡的金属/木材/玻璃/陶瓷表面上。在所公开的方法中， 并非与基底反应，并且就长期耐久性而言较差。
[0009] 美国专利公开2011/0159299 (Linforf等人）公开了一种疏水涂层涂覆，其中涂覆 步骤包括通过等离子体的表面处理。Linforf等人进一步公开了高达120°的水接触角。然 而，所公开的组合物的疏水层需要等离子体表面处理。
[0010] 美国专利公开2009/0064894 (Baumaret等人）教导了 一种本质上不透明的基于水 的疏水自清洁涂层组合物。然而，此发明的涂层组合物不耐久。
[0011] 美国专利公开2007/0141306 (Kasai等人）公开了一种用于制备超疏水涂层的过 程，其中公开了在浸入水中持续1小时的周期之后的沉积的0. 02mL水滴的25°或更小的滑 动角/滚动角。此公开的涂层的缺点是在浸入水中持续1小时的周期之后的剥离效应。
[0012] 因此，需要一种缓解如以上所提及的现有技术的所有问题的改进的疏水涂层。
【发明内容】
[0013] 本发明的实施例提供了一种超疏水涂层组合物，所述涂层组合物是用于玻璃、金 属和塑料以及汽车漆面，可手动分配并且可以容易地涂覆到许多基底上的高度耐用的超疏 水透明涂层。此外，本发明的超疏水涂层是用户友好的，因为涂布在室温下发生，并且可以 由正常的手动喷涂的方法来涂覆。所述涂层的实施例在30分钟内干燥，并且产生以备用的 超疏水效应。在诸如太阳能板、风力涡轮机表面、家用部件、金属涂布的家具、船舶设备零 件、海上运动设备（如快艇挡风玻璃）、汽车挡风玻璃、汽车塑料部件、汽车车身以及航空航 天应用的各种应用中，所述涂层有助于排斥水滴、露滴以及尘粒。
[0014] 本发明的实施例提供了包括疏水剂、粘结剂或蚀刻化学品的超疏水涂层组合物。 超疏水涂层组合物可以进一步包括溶剂。在某些其他实施例中，超疏水涂层组合物可以进 一步包括溶剂和表面添加剂。
[0015] 在一个实施例中，超疏水涂层组合物可以包括二氧化硅或钛的有机改性的纳米颗 粒作为疏水剂，以及聚氨酯作为粘结剂，所述聚氨酯是由作为基体的多元醇和作为硬化剂 的异氰酸酯形成的。超疏水涂层组合物可以进一步包括溶剂，所述溶剂可以包括二甲苯、乙 酸丁酯、甲苯或乙酸乙酯。组合物可以进一步包括表面添加剂，所述表面添加剂可以是有机 娃（silicone)改性的聚丙稀酸酯。
[0016] 在一个实施例中，超疏水涂层组合物可以包括0. 1至10重量份数的量的疏水剂和 0. 1至10重量份数的量的粘结剂、75至94重量份数的量的溶剂以及0. 1至8重量份数的 量的表面添加剂。
[0017] 在一个实施例中，超疏水涂层组合物可以包括硅烷作为疏水剂，以及硫酸、磷酸、 氯硅烷等作为蚀刻化学品。
[0018] 在一个实施例中，超疏水涂层组合物可以包括0. 05至20重量份数的量的疏水剂、 0. 05至10重量份数的量的蚀刻化学品以及70至99. 8重量份数的量的溶剂。
[0019] 本发明的实施例还提供了一种用于制备超疏水涂层组合物的过程，包括以下步 骤：通过将多元醇树脂溶解在80%的溶剂中来制备基本树脂溶液；将表面添加剂添加到树 脂溶液；将疏水纳米颗粒添加到剩余的20%溶剂中；以及以基体与硬化剂1:1的比率将硬 化剂添加到上述溶液。
[0020] 在用于制备超疏水涂层组合物的另一个过程中，该过程包括以下步骤：将蚀刻化 学品添加到溶剂；以及将如硅烷的疏水剂添加到上述混合物。
[0021 ] 在本发明的组合物的实施例所提供的优点中，包括：
[0022] 非常高的超疏水性--高接触角和低滑动角；在接触角和水滚动效应方面的耐久 性，该耐久性即使在持续暴露于流水5个小时之后并且在使得涂层经受湿磨损试验之后也 极佳；在涂覆涂层之前涂层不需要任何额外的表面处理并且可以在室温下涂覆；与其他产 品相比在涂覆之后不需要强制干燥；以及涂层具有约99%透明度。
【附图说明】
[0023] 结合附图将更好地理解本发明的以上概述以及以下详细描述。为了辅助解释本发 明的目的，在附图中示出当前优选并且被认为是说明性的实施例。然而，应当理解，本发明 并不局限于其中所示的精确布置和机构。在附图中：
[0024] 图1是湿磨损耐久性试验结果的图解表示；
[0025] 图2A示出了在用于配制剂A和B的涂布的薄膜上的5yL水滴的接触；
[0026] 图2B示出了在用于配制剂B的涂布的薄膜上的5yL水滴的接触角；
[0027] 图3A是在各个表面上的本发明的涂层组合物的超疏水效应的一系列摄影视图， 所述表面包括用于表面涂布有本发明的涂层的I)玻璃II)铝以及IIDABS塑料；
[0028] 图3B是在各个表面上的本发明的涂层组合物的超疏水效应的一系列摄影视图， 所述表面包括用于未涂布的表面的I)玻璃II)铝以及IIDABS塑料；
[0029] 图4A是涂布的玻璃面板上的蜂蜜效应的摄影视图；
[0030] 图4B是未涂布的玻璃面板上的蜂蜜效应的摄影视图；以及
[0031] 图5是汽车车身面板的摄影视图，所述汽车车身面板在涂布侧与未涂布侧之间具 有隔缝。
【具体实施方式】
[0032] 为了以下详细描述的目的，应当理解，本发明可以假定各种替代变型和步骤顺序， 除非另有明确相反说明。此外，除了在任何操作实例中或者在另有指示的地方，在说明书中 使用的所有数值表达，例如成分的量，应当理解为在所有实例中由术语"约"修饰。应注意， 除非另有说明，否则此说明书和随附权利要求中给出的所有百分比指代总组合物中的重量 百分比。
[0033] 因此，在详细描述本发明之前，应当理解，本发明并不限于具体例示的体系或过程 参数，所述体系或过程参数当然可以变化。还应当理解，本文使用的术语是仅用于描述本发 明的具体实施例的目的而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
[0034] 必须注意，如此说明书和随附权利要求中所使用，