技术领域
[0001] 本
发明涉及一种超疏水涂料产品及其制作高耐久性超疏水涂层的方法。
背景技术
[0002] 超疏水化是一种新型特种表面技术，可赋予“被涂件”自清洁、防雾化、拒水、防
腐蚀、防覆
冰和水下减阻等特殊性能，在建筑、微
电子、通讯、
汽车、航空航天、新
能源、国防及其他高新科技领域备受关注，同时也引起人们对超疏水涂层材料研究的极大兴趣。
[0003] 1997年，德国伯恩大学
植物学教授Barthlott等率先对自然界中荷叶表面的超疏水(水与表面的
接触角≥150°，滚动角≤10°)现象进行研究，发现荷叶表面是由无数微米尺寸乳突和其表面分布的纳米蜡质晶体构成，他们认为荷叶表面的自清洁特性是由粗糙表面上微米结构的乳突和纳米结构的蜡晶共同引起的，并首次提出了“荷叶效应”的概念(Ann Botan 1997；79:667–677)。2002年，江雷研究组在Barthlott等的研究
基础上再次证实，荷叶表面微/纳米阶层结构和低表面能蜡质晶体的共同作用是引起表面超疏水的根本原因(Adv Mater 2002；14:1857-1860)。
[0004] 受荷叶效应启发，国内外学者利用疏水材料构筑微纳米粗糙结构和在微纳米粗糙结构表面修饰低表面能物质两种途径制备了大量人工超疏水涂层表面，然而目前制备超疏水涂层的方法(如溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、
刻蚀法、
化学气相沉积法、电化学沉积法、自组装法、电纺丝法等)大多成本昂贵、制备条件苛刻，很难实现大面积
涂装，而且所得超疏水涂层的机械强度和耐久性通常较差，不能满足长期户外使用的要求，致使这类涂层材料在许多领域的应用受到限制。
[0005]
喷涂法是目前涂料行业常用涂装方式之一，该方法具有操作简单、易于实现、对涂敷的基体没有特殊要求、适用于室温下大面积涂层制备、现场应用性强等特点，是最适用于超疏水涂层工程化和产业化的涂装方式。本发明结合喷涂工艺、涂料粘结性能和自类似涂层的优势，所得常温
固化型超疏水涂层材料机械性能、
耐磨性、耐冲击性、耐酸
碱性及
耐盐性等性能更为优异。
发明内容
[0006] 为解决
现有技术中存在的上述
缺陷，本发明的目的在于提供一种超疏水涂料及其制作耐久性超疏水涂层的方法。该涂料具有高耐久性和基材通用性，适用于大面积施工，可实现大批量生产，使金属、玻璃、石材、木材、织物等表面具有优异自清洁、防水性、耐酸碱性和
耐腐蚀性等性能明显提高。
[0007] 本发明是通过下述技术方案来实现的。
[0008] 本发明的超疏水涂料，包括下述
质量比的底漆和面漆：
[0009] 所述底漆包括40-70％氟
树脂、5-20％固化剂、0-15％
纳米粒子、15-45％混合
溶剂；
[0010] 所述面漆包括4-30％氟树脂、1-10％固化剂、2-10％纳米粒子和75-85％混合溶剂。
[0011] 进一步，所述氟树脂为三氟型FEVE JF-2X、四氟型FEVE GK570、有机氟改性
丙烯酸树脂CF-902或有机
硅改性氟
碳树脂HLR-Si中的一种或多种混合物。
[0012] 进一步，所述固化剂为六亚甲基异氰酸酯(HDI)或TSE-100中的一种或多种混合物。
[0013] 进一步，所述纳米粒子为聚二甲基硅
氧烷改性的气相
二氧化硅(R202)、六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅(R812S)。
[0014] 进一步，所述混合溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙
酮、丙二醇甲醚
醋酸酯、二
甲苯中至少两种。
[0015] 本发明相应地给出了一种超疏水涂料的制备方法，包括下述步骤：
[0016] 1)底漆制备：将质量比为40-70％的氟树脂、0-10％的纳米粒子和15-45％的混合溶剂经高速分散机分散均匀，储备备用；
[0017] 2)向其中加入5-20％固化剂，高速分散一定时间后，即得底漆，底漆固含量为60-85％；
[0018] 3)面漆制备：将质量比为2-10％的纳米粒子用高速分散剂分散于75-85％混合溶剂中，之后加入4-30％氟树脂，分散均匀后，储备备用；
[0019] 4)向其中加入1-10％固化剂，高速分散一定时间后，即得面漆，面漆中固含量为15-45％。
[0020] 进一步，在700rpm高速分散20min。
[0021] 利用本发明的超疏水涂层材料制作耐久性超疏水涂层的方法步骤如下：
[0022] 将底漆配方体系经空气
喷枪喷涂至基材表面，喷涂距离30cm，空气压
力36psi，喷涂完毕后，室温放置1-2h后，接着喷涂面漆，常温固化2-7天。所得涂层水接触角>150°，滚动角<10°；硬质基材上漆膜硬度为HB，
附着力为1～2级，柔韧性1mm，冲击性为正反50cm，同时将该涂层按照GB/T 1768-2006测试，250g/100rpm后，磨耗≤40mg；在pH 1-13的水溶液和3.5％NaCl水溶液中分别放置7天和30天后，涂层外观保持完整，接触角值和机械性能基本不发生变化；且涂层仍然保持超疏水性能，水接触角和滚动角分别为151°和8.0°，具有优异的高耐久性和基材通用性，适用于大面积施工，可实现大批量生产，使金属、玻璃、石材、木材、织物等表面具有优异自清洁、防水性、耐酸碱性和耐腐蚀性等性能明显提高。
[0023] 本发明的优点与积极的效果：
[0024] 1.本发明提供了一种常温固化型超疏水涂料，可通过空气喷涂技术，进行大面积涂装，成本低廉、操作简便易行；
[0025] 2.本发明提供了一种集空气喷涂、涂料粘结性能和自清洁涂层优势于一体的耐久性超疏水涂层制备方法，所得涂层具有良好的机械性能和耐磨性；
[0026] 3.本发明所得超疏水涂层表面对果汁、
牛奶、咖啡、泥水、污水等多种液体，具有良好自清洁性；可耐不同pH水溶液，即使在pH＝1和pH＝13条件下浸泡7天，3.5％NaCl水溶中浸泡30天后，漆膜仍旧完好，保持优异的超疏水性能和机械性能。
具体实施方式
[0027] 下面结合
实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
[0028] 一种超疏水涂料的制备方法，包括下述步骤：
[0029] 1)底漆制备：将质量比为40-70％的氟树脂、0-10％的纳米粒子和15-45％的混合溶剂经高速分散机分散均匀，储备备用；
[0030] 2)向其中加入5-20％固化剂，在700rpm高速分散20min后，即得底漆，底漆固含量为60-85％；
[0031] 3)面漆制备：将质量比为2-10％的纳米粒子用高速分散剂分散于75-85％混合溶剂中，之后加入4-30％氟树脂，分散均匀后，储备备用；
[0032] 4)向其中加入1-10％固化剂，在700rpm高速分散20min后，即得面漆，面漆中固含量为15-45％。
[0033] 其中，氟树脂为三氟型FEVE JF-2X、四氟型FEVE GK570、有机氟改性丙烯酸树脂CF-902或有机硅改性氟碳树脂HLR-Si中的一种或多种混合物。固化剂为六亚甲基异氰酸酯(HDI)或TSE-100中的一种或多种混合物。纳米粒子为聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅(R202)、六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅R812S疏水改性纳米粒子。混合溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯中至少两种。
[0034] 利用超疏水涂料制作耐久性超疏水涂层的方法如下：
[0035] 将底漆喷涂至不同基材表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置1-2h后，接着喷涂面漆，喷涂完毕后，室温固化2-7天即可。
[0036] 下面给出具体实施例来进一步说明本发明。
[0037] 实施例1
[0038] 将70份三氟型FEVE(JF-2X)和15份混合溶剂于高速分散条件下(700rpm)分散20min，储存备用；使用前，向其中加入15份六亚甲基异氰酸酯(HDI)，高速分散20min即得底漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的
混合液，底漆中固含量为85％。
[0039] 将10份聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅(R202，德固赛)和六甲基二硅氮烷改性气相二氧化硅(R812S，德固赛)的混合物高速分散于于85份混合溶剂中，然后加入4份GK570，高速搅拌20min后，储存备用；使用前，向其中加入1份HDI，高速分散20min后即得面漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，面漆中固含量为15％。
[0040] 实施例2
[0041] 将40份四氟型FEVE(GK570)、10份二甲基二氯硅烷改性的气相二氧化硅(R972,德固赛)和45份混合溶剂于高速分散条件下(700rpm)分散20min，储存备用；使用前，向其中加入5份HDI，高速分散20min即得底漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，底漆中固含量为65％。
[0042] 将2份R812S高速分散于80份混合溶剂中，然后加入15份GK570，高速搅拌20min后，储存备用；使用前，向其中加入3份HDI和TSE-100(旭
化成)的混合液，高速分散20min后即得面漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，面漆中固含量为21％。
[0043] 实施例3
[0044] 将50份有机氟改性丙烯酸树脂(CF-902)、5份聚二甲基硅氧烷改性的气相二氧化硅(R202,德固赛)和40份混合溶剂于高速分散条件下(700rpm)分散20min，储存备用；使用前，向其中加入5份HDI，高速分散20min即为底漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，底漆中固含量为60％。
[0045] 将5份R812S的混合物于高速分散于75份混合溶剂中，然后加入10份GK570和CF-902的混合物，高速搅拌20min后，储存备用；使用前，向其中加入10份TSE-100，高速分散
20min后即得面漆，混合溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和二甲苯的混合液，面漆中固含量为
45％。
[0046] 实施例4
[0047] 将45份有机硅改性氟碳树脂(HLR-Si，东氟)和35份混合溶剂于高速分散条件下(700rpm)分散20min，储存备用；使用前，向其中加入20份HDI和TSE-100(旭化成)的混合液，高速分散20min即为底漆，混合溶剂为丙酮和丙二醇甲醚醋酸酯的混合液，底漆中固含量为65％。
[0048] 将5份纳米粒子R202和R812S的混合物及14份HLR-Si于79份混合溶剂中高速分散均匀，储存备用；使用前，向其中加入2份HDI和TSE-100的混合物，高速分散20min后即得面漆，混合溶剂为丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯的混合液，面漆中固含量为21％。
[0049] 实施例5
[0050] 将实施例1中的底漆配方体系体经空气喷枪喷涂至玻璃上，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置1h后，接着喷涂面漆，之后常温固化2天，所得涂层水接触角为156°，滚动角为2.2°；漆膜各项机械物理性能如表1所示，在pH＝1、3、7和11的水溶液中浸泡7天及在3.5％NaCl中进浸泡30天后，漆膜仍旧保存完整，水接触角151-153°、滚动角4-8°，涂层表面耐饮料、咖啡、牛奶、泥水、污水等多种液体。
[0051] 表1.实施例5中漆膜的各项机械物理性能测试结果
[0052]
[0053] 实施例6
[0054] 将实施例2中的底漆配方体系体内经空气喷枪喷涂至木材表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置2h后，接着喷涂面漆，之后常温固化7天，所得涂层水接触角为162°，滚动角为1.0°；漆膜机械物理性能如表2所示，涂层表面耐饮料、咖啡、牛奶、泥水、污水等多种液体。
[0055] 表2.实施例6中漆膜的各项机械物理性能测试结果
[0056]
[0057] 实施例7
[0058] 将实施例3中的底漆配方体系体内经空气喷枪喷涂至
棉布表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置2h后，接着喷涂面漆，之后常温固化7天，所得涂层水接触角为160°，滚动角为4°；通过
马丁代尔耐磨仪打磨1000次后，织物表面仍具有超疏水性，而且具有良好的拒水和自清洁性能。
[0059] 实施例8
[0060] 将实施例4中的底漆配方体系体内经空气喷枪喷涂至马口
铁表面，喷涂距离30cm，空气压力36psi，喷涂完毕后，室温放置2h后，接着喷涂面漆，之后常温固化7天，所得涂层水接触角为155°，滚动角为3°；漆膜硬度为HB，附着力为1级，柔韧性1mm，冲击性为正反50cm，同时将该涂层按照GB/T 1768-2006测试，250g/100rpm后，仍然保持超疏水性能，水接触角和滚动角分别为151°和8°；涂层表面耐饮料、咖啡、牛奶、泥水、污水等多种液体。
[0061] 表3.实施例8中漆膜的各项机械物理性能测试结果
[0062]
[0063] 从上述实施例可以看出，利用本发明超疏水涂料制备高耐久性超疏水涂层，其涂层水接触角大于150°，滚动角<10°；硬质基材上漆膜硬度为HB，附着力为1级，柔韧性1mm，冲击性为正反50cm，按照GB/T 1768-2006测试，
[0064] 250g/100rpm后，磨耗≤40mg；在pH＝1、3、7和11的水溶液中浸泡7天及在3.5％NaCl中浸泡30天后，漆膜仍旧保存完整，且具有超疏水性能。
[0065] 由此可以看出，本发明超疏水涂料制备高耐久性超疏水涂层不仅具有良好硬度，同时具有附着力、柔韧性、耐冲击性能、耐磨性、耐酸碱性和耐盐性，是一种性能良好的超疏水涂料。
[0066] 本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和
变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
