基于超疏水二氧化硅與樹(shù)脂的超疏水涂層的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超疏水二氧化硅與樹(shù)脂的超疏水涂層的制備方法，將樹(shù)脂涂在載玻片上作為基底，將超疏水二氧化硅粘到樹(shù)脂上，樹(shù)脂固化后制得超疏水涂層。本發(fā)明制備的超疏水涂層由基底樹(shù)脂和表層超疏水二氧化硅層組成。超疏水二氧化硅層本體是超疏水材料，磨掉表面后依然具有與原來(lái)一樣的超疏水性能。當(dāng)超疏水涂層被污染后，只要將其表面層刮掉，即可恢復(fù)超疏水功能。由于本發(fā)明的超疏水涂層具有基底樹(shù)脂，所以同時(shí)也可以達(dá)到防水的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于超疏水二氧化硅與樹(shù)脂的超疏水涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及超疏水涂層，更具體涉及一種超疏水涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體材料表面的浸潤(rùn)性是材料表面性質(zhì)的一個(gè)主要方面，在催化、涂層、防水、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域都起著重要的作用。近年來(lái)，受荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，表面與水接觸角大于150°的超疏水材料引起了廣泛的關(guān)注。超疏水涂料可以避免固體表面沾水，進(jìn)而減少表面與水的化學(xué)反應(yīng)，也可減少阻力，并且有自我清潔功能?？蓱?yīng)用于建筑物、輪船、魚(yú)雷、玻璃、衛(wèi)星天線、雷達(dá)等產(chǎn)品。
[0003]目前超疏水涂料都是以納米顆粒與樹(shù)脂混合，加入一定量的偶聯(lián)劑制備出超疏水涂料。例如，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00610105319.6的超疏水自清潔涂料專(zhuān)利中提到，由聚四氟乙烯粉作為填料，加入到聚氨酯的丙酮溶液中，再加入硅烷偶聯(lián)劑，制得超疏水涂料。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01110310590.4的一種超疏水丙烯酸樹(shù)脂涂料中提到，將兩種粒徑不同的納米材料混合，加入到丙烯酸的混合溶劑當(dāng)中，再加入十七氟三甲氧基乙氧基硅烷制備出了超疏水涂料。如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00810061480.7的一種環(huán)氧樹(shù)脂超疏水涂層的制備方法中提到，將二氧化硅納米顆粒用帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑修飾，加入環(huán)氧樹(shù)脂和疏水劑，攪拌后制得超疏水涂料。
[0004]但是現(xiàn)有技術(shù)制得的涂層的強(qiáng)度和耐磨性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種基于超疏水二氧化硅與樹(shù)脂的超疏水涂層的制備方法，將樹(shù)脂涂在載玻片上作為基底，將超疏水二氧化硅粘到樹(shù)脂上，樹(shù)脂固化后制得超疏水涂層。
[0006]在一些實(shí)施方式中，樹(shù)脂采用硅樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂或醇酸樹(shù)脂。
[0007]在一些實(shí)施方式中，超疏水二氧化硅通過(guò)重力植砂法或靜電植砂法或涂覆法粘到所述樹(shù)脂上。
[0008]在一些實(shí)施方式中，超疏水二氧化硅為粒徑小于75微米的烷基硅氧烷或粒徑小于75微米的全氟燒基娃氧燒。
[0009]在一些實(shí)施方式中，涂層接觸角大于或等于150°，涂層的滾動(dòng)角小于或等于10。
[0010]本發(fā)明制備的超疏水涂層由基底樹(shù)脂和表層超疏水二氧化硅層組成。超疏水二氧化硅層是超疏水材料，磨掉表面后，余下的超疏水二氧化硅層依然具有與原來(lái)一樣的超疏水性能。例如，當(dāng)超疏水涂層被污染后，只要將其表面層刮掉，即可恢復(fù)超疏水功能。由于本發(fā)明的超疏水涂層具有基底樹(shù)脂，所以同時(shí)也可以達(dá)到防水的作用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0011]圖1是實(shí)施例一所制得的硅樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0012]圖2是實(shí)施例二所制得的環(huán)氧樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0013]圖3是實(shí)施例二所制得的聚氨酯樹(shù)超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0014]圖4是實(shí)施例四所制得的醇酸樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0015]圖5是實(shí)施例五所制得的硅樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0016]圖6是實(shí)施例六所制得的硅樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0017]圖7是實(shí)施例七所制得的硅樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖；
[0018]圖8是實(shí)施例八所制得的硅樹(shù)脂超疏水涂層表面水接觸角狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例一
[0020]將固含量為50%的硅樹(shù)脂涂到1X5厘米的載玻片上作為基底，涂層厚度為0.5毫米。
[0021]在IOOmL工業(yè)純的甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL,攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0022]采用重力植砂法將超疏水二氧化硅粘到樹(shù)脂上。即，使烷基硅氧烷顆粒從載玻片正上方5厘米的高處落在涂有硅樹(shù)脂的載玻片上，使得烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋硅樹(shù)脂的表面，在硅樹(shù)脂的表面形成一層烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片上的樹(shù)脂在常溫下固化24小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖1所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為151。，滾動(dòng)角為10°。
[0023]實(shí)施例二
[0024]將固含量為30%的環(huán)氧樹(shù)脂涂到I X 5厘米的載玻片上作為基底，涂層厚度為0.4毫米。
[0025]在IOOmL工業(yè)純甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL，攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0026]采用重力植砂法將烷基硅氧烷顆粒由載玻片正上方6厘米的高處落在涂有環(huán)氧樹(shù)脂的載玻片上，使得烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋環(huán)氧樹(shù)脂的表面，在環(huán)氧樹(shù)脂表面形成一層烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片上的樹(shù)脂在100度的烘箱中固化2?4小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖2所示，所制得的超疏水涂層的接觸角為153°，滾動(dòng)角為9°。
[0027]實(shí)施例三
[0028]將固含量為25%的聚氨酯樹(shù)脂涂到1X5厘米的載玻片上作為基底，涂層厚度為
0.4毫米。
[0029]在IOOmL工業(yè)純的甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL,攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0030]采用重力植砂法將烷基硅氧烷顆粒由載玻片正上方11厘米的高處落在涂有聚氨酯樹(shù)脂的載玻片上，使得烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋聚氨酯樹(shù)脂表面，在聚氨酯樹(shù)脂表面形成一層烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片在室溫下固化3小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖3所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為151°，滾動(dòng)角為8°。
[0031]實(shí)施例四
[0032]將固含量為20%的醇酸樹(shù)脂涂在1X5厘米的載玻片上，涂層厚度為0.3毫米。
[0033]在IOOmL工業(yè)純甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL，攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0034]采用重力植砂法將烷基硅氧烷顆粒由載玻片正上方14厘米的高處落在涂有醇酸脂樹(shù)脂的載玻片上，使得烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋醇酸脂樹(shù)脂的表面，在醇酸脂樹(shù)脂的表面形成一層烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片在室溫下固化5小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖4所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為151°，滾動(dòng)角為9°。
[0035]實(shí)施例五
[0036]將固含量為50%的硅樹(shù)脂涂到1X5厘米的載玻片上，涂層厚度為0.5毫米。
[0037]在IOOmL工業(yè)純甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL，攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0038]采用重力植砂法將甲基修飾的烷基硅氧烷顆粒由載玻片正上方17厘米的高處落在涂有硅樹(shù)脂的載玻片上，使得烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋硅樹(shù)脂的表面，在硅樹(shù)脂的表面形成一層烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片在室溫下固化24小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖5所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為152°，滾動(dòng)角為9°。
[0039]實(shí)施例六
[0040]將固含量為50%的硅樹(shù)脂涂到1X5厘米的載玻片上，涂層厚度為0.5毫米。
[0041]在IOOmL工業(yè)純乙醇中加入20mL正硅酸乙酯，加入IOmL濃度為25%的氨水，攪拌2小時(shí)，生成白色沉淀。過(guò)濾，乙醇洗滌一次，80°C干燥I小時(shí)。將所得顆粒再次超聲分散于乙醇溶液中，超聲分散的參數(shù)為頻率20KHz，功率360W，時(shí)間4分鐘。加入5mL全氟硅燒，攪拌5小時(shí)。過(guò)濾，乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的由全氟硅烷修飾的白色超疏水二氟化硅顆粒，即全氟烷基娃氧燒。
[0042]采用重力植砂法將全氟烷基硅氧烷顆粒由載玻片正上方20厘米的高處，落在涂有硅樹(shù)脂的載玻片上，使得全氟烷基硅氧烷顆粒全部覆蓋硅樹(shù)脂的表面，在硅樹(shù)脂的表面形成一層全氟烷基硅氧烷顆粒。上述載玻片在室溫下固化24小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖6所示、所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為160°，滾動(dòng)角為2°。[0043]實(shí)施例七
[0044]將固含量為50%的硅樹(shù)脂涂在1X5厘米的載玻片上，涂層厚度為0.5毫米。
[0045]在IOOmL工業(yè)純甲醇中加入IOmL甲基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL，攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0046]將烷基硅氧烷顆粒采用靜電植砂的方法，砂粒植在涂有硅樹(shù)脂的載玻片表面上。電壓30kV，烷基硅氧烷顆粒與載玻片的距離為10厘米。上述載玻片在室溫下固化24小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖7所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為151°，滾動(dòng)角為9°。
[0047]實(shí)施例八
[0048]將固含量為50%的硅樹(shù)脂涂到1X5厘米的載玻片上，涂層厚度為0.5毫米。
[0049]在IOOmL工業(yè)純甲醇中加入IOmL田基三甲氧基硅烷，加入0.lmol/L的草酸5mL，攪拌10分鐘，靜置3小時(shí)，再加入IOmL的濃度為25%的氨水，攪拌10分鐘，靜置12小時(shí)。將過(guò)濾得到的白色沉淀，用乙醇洗滌兩次，80°C干燥5小時(shí)。將所得到的顆粒研磨，用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，制得粒徑小于75微米的甲基修飾白色超疏水二氧化硅顆粒，即烷基硅氧烷。
[0050]采用涂覆法將烷基硅氧烷顆粒涂抹在涂有硅樹(shù)脂的載玻片表面上。上述載玻片在室溫下固化24小時(shí)，制得超疏水涂層。如圖8所示，所制得的涂層用SL200B接觸角測(cè)試儀測(cè)得接觸角為151° ,滾動(dòng)角為9°。
【權(quán)利要求】
1.基于超疏水二氧化娃與樹(shù)脂的超疏水涂層的制備方法，其中，將樹(shù)脂涂在載玻片上作為基底，將超疏水二氧化硅粘到樹(shù)脂上，樹(shù)脂固化后制得超疏水涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述樹(shù)脂采用硅樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂或醇酸樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述超疏水二氧化硅通過(guò)重力植砂法或靜電植砂法或涂覆法粘到所述樹(shù)脂上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述超疏水二氧化硅為粒徑小于75微米的烷基硅氧烷或粒徑小于75微米的全氟烷基硅氧烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述涂層接觸角大于或等于150°，所述涂層的滾動(dòng)角小于或等于10°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述涂層接觸角大于或等于150°，所述涂層的滾動(dòng)角小于或等于10°。
【文檔編號(hào)】B32B27/08GK103587185SQ201210286775
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】楊得全, 侯遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:無(wú)錫市順業(yè)科技有限公司