一种硅烷化纳米颗粒、超疏水涂料及其制备方法

本发明涉及超疏水涂料，具体涉及一种硅烷化纳米颗粒、超疏水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、固体表面润湿性的调节一直是许多领域的研究热点。研究人员受生物体的启发开发了超疏水涂层，已被证明在自清洁、油水分离、防冰、防腐、集水、减阻和无损液体输送等领域具有广泛应用。已经证实，表面的微/纳米结构和低表面能是实现超疏水性的两个先决条件。

2、然而，大多数超疏水涂层易受到机械损伤。这主要是由于其粗糙的表面结构，容易因机械磨损而受损。同时涂层同基底的附着力有限，导致在严苛的环境下易被破坏。这些因素对超疏水涂层的广泛应用构成了重大障碍。为了构建坚固的超疏水涂层，目前超疏水性领域的一个研究热点是使用硅烷化纳米颗粒和粘接剂来建立超疏水涂层。在此过程中，硅烷降低了表面能并提升了纳米颗粒与粘接剂的相容性。纳米颗粒不仅提供了表面粗糙度，而且显著提高了涂层的机械稳定性和耐久性。

3、硅烷化纳米颗粒的前景广阔，但仍有几个科学和工程问题需要解决。通过物理修饰制备的硅烷化纳米颗粒热稳定性较差，并且通常无法长期保持表面性质。因此，更多的研究采用化学修饰合成硅烷化纳米颗粒。然而，目前的化学改性工艺往往要求苛刻，或是需要高温和较长的反应时间。此外，目前大多数报告中通常使用含氟硅烷以降低表面能，这可能会对生态和环境产生恶劣影响。考虑到上述问题，迫切需要设计一种方便、绿色的化学改性方法来合成硅烷化纳米颗粒和制备超疏水涂料，以构建坚固的超疏水涂料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种硅烷化纳米颗粒、超疏水涂料及其制备方法，解决现有技术中如何通过较短时间获得热稳定性好的硅烷化纳米颗粒的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种硅烷化纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将纳米颗粒分散在无水乙醇中，之后超声处理得到纳米颗粒分散液，之后将所述纳米颗粒分散液与硅烷混合，之后在微波作用下球磨得到硅烷化纳米颗粒。

3、在一些实施例中，所述硅烷与所述纳米颗粒的质量比为(1-3):(1-3)。

4、在一些实施例中，所述纳米颗粒为sio2，tio2，al2o3，碳纳米管，石墨烯，六方氮化硼中的一种或多种。

5、在一些实施例中，所述硅烷为聚二甲基硅氧烷，十八烷基三氯硅烷和正辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

6、在一些实施例中，所述超声处理的时间为5～30分钟；和/或，所述球磨的速度为100-150rpm，所述球磨的时间为10-120分钟；和/或，微波的功率为200-400w。

7、此外，本发明还提出一种硅烷化纳米颗粒，由上述制备方法制备得到。

8、另外，本发明还提出一种超疏水涂料，主要由以下质量百分比的组分组成：树脂2％～10％、固化剂2％～10％、硅烷化纳米颗粒2％～10％、稀释剂70％～95％。

9、在一些实施例中，所述树脂为环氧树脂e44、环氧树脂e51、环氧树脂e20中的一种或者多种；和/或，所述固化剂为聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂、烷氧基硅烷固化剂中的一种或者多种；和/或，所述稀释剂为丙酮、无水乙醇、乙酸乙酯和二甲苯中的一种或者多种。

10、另外，本发明还提出一种上述超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：

11、将环氧树脂和固化剂混合，并加入部分稀释剂获得环氧树脂涂料；

12、将硅烷化纳米颗粒与剩余的稀释剂混合，之后超声分散得到硅烷化纳米颗粒分散液；

13、将所述环氧树脂涂料和所述硅烷化纳米颗粒分散液混合搅拌得到超疏水涂料。

14、在一些实施例中，所述超声分散的时间为5-30min。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明将纳米颗粒分散在无水乙醇中，之后超声处理得到纳米颗粒分散液，之后将所述纳米颗粒分散液与硅烷混合，之后在微波作用下球磨得到硅烷化纳米颗粒，通过微波辅助球磨对纳米颗粒进行硅烷化，硅烷化纳米颗粒表现出良好的疏水性能，稳定接触角高达170°以上。

技术特征：

1.一种硅烷化纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纳米颗粒分散在无水乙醇中，之后超声处理得到纳米颗粒分散液，之后将所述纳米颗粒分散液与硅烷混合，之后在微波作用下球磨得到硅烷化纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的硅烷化纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述硅烷与所述纳米颗粒的质量比为(1-3):(1-3)。

3.根据权利要求1所述的硅烷化纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒为sio2，tio2，al2o3，碳纳米管，石墨烯，六方氮化硼中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的硅烷化纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述硅烷为聚二甲基硅氧烷，十八烷基三氯硅烷和正辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的硅烷化纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述超声处理的时间为5～30分钟；和/或，所述球磨的速度为100-150rpm，所述球磨的时间为10-120分钟；和/或，微波的功率为200-400w。

6.一种硅烷化纳米颗粒，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。

7.一种超疏水涂料，其特征在于，主要由以下质量百分比的组分组成：树脂2％～10％、固化剂2％～10％、权利要求6所述的硅烷化纳米颗粒2％～10％、稀释剂70％～95％。

8.根据权利要求7所述的超疏水涂料，其特征在于，所述树脂为环氧树脂e44、环氧树脂e51、环氧树脂e20中的一种或者多种；和/或，所述固化剂为聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂、烷氧基硅烷固化剂中的一种或者多种；和/或，所述稀释剂为丙酮、无水乙醇、乙酸乙酯和二甲苯中的一种或者多种。

9.一种权利要求7-8任一项所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为5-30min。

技术总结本发明公开了一种硅烷化纳米颗粒、超疏水涂料及其制备方法，属于超疏水涂料技术领域。该硅烷化纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将纳米颗粒分散在无水乙醇中，之后超声处理得到纳米颗粒分散液，之后将所述纳米颗粒分散液与硅烷混合，之后在微波作用下球磨得到硅烷化纳米颗粒。本发明还提出一种硅烷化纳米颗粒，由上述制备方法制备得到。另外，本发明还提出一种超疏水涂料，主要由以下质量百分比的组分组成：树脂2％～10％、固化剂2％～10％、硅烷化纳米颗粒2％～10％、稀释剂70％～95％。另外，本发明还提出一种上述超疏水涂料的制备方法。本发明提出的硅烷化纳米颗粒表现出良好的疏水性能，稳定接触角高达170°以上。技术研发人员：陈鼎,王思远,梁钊受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4