一种水性超疏水涂料及其制备方法和应用

本发明涉及超疏水材料，具体涉及一种水性超疏水涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、超疏水表面是指拥有水接触角大于150°、滚动角小于10°的特殊超浸润性表面，低表面能与高粗糙度共同作用为表面提供这种特殊的超浸润性。超疏水表面因为优异的拒水性能和自清洁性能，在油水分离、防冰、自清洁、抗腐蚀、减阻等领域均具有广泛的应用前景。

2、现有的超疏水涂料多以易挥发的有机溶剂作为溶剂，而挥发性溶剂(vocs)对环境和健康的危害非常大，不符合绿色化学的思想。若不采用有机溶剂而是采用水作为溶剂，由于低表面能聚合物在水中分散性较差，将导致水性超疏水涂料易发生团聚和沉降，使形成的超疏水涂层不均匀。因此，亟需研究一种稳定的水性超疏水涂料。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种水性超疏水涂料及其制备方法和应用，该制备方法简单，且所制备的水性超疏水涂料具有绿色环保、稳定性好等优点。

2、本发明采用的技术方案为：

3、本发明的目的之一在于提供一种水性超疏水涂料的制备方法，包括步骤：

4、(1)将具有光交联固化特性的油相物质与光引发剂混合均匀，得到油相；

5、(2)将纳米粒子及表面活性剂添加到水溶液中混合均匀，得到水相；

6、(3)将油相与水相混合均匀并超声分散，得到水包油型皮克林乳液；

7、(4)将水包油型皮克林乳液用紫外灯照射处理，乳液中的油滴光固化形成稳定的水性超疏水涂料。

8、进一步地，所述步骤(1)中油相物质为聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚二甲基硅氧烷、2-二甲基丙烯酸乙酯、十八烯酸、三甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种；

9、所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮，所述光引发剂在油相中的浓度为0.01～15％。

10、进一步地，所述步骤(2)中纳米粒子为二氧化硅纳米粒子、碳纳米管、多糖、二氧化钛、淀粉中的至少一种。

11、进一步地，所述步骤(2)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、fs-48、fs-61、聚乙烯醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

12、进一步地，所述步骤(2)所形成的水相中纳米粒子的浓度为0～10wt％，优选为0-5wt％；

13、所述步骤(2)所形成的水相中表面活性剂的浓度为0.01～10wt％，优选为0.01-5wt％。

14、进一步地，所述步骤(3)中油相与水相的质量比为1:1～40。

15、进一步地，所述步骤(4)中紫外灯照射时间为0～60min。

16、本发明的另一目的在于提供一种水性超疏水涂料。

17、本发明的另一目的在于提供一种水性超疏水涂料的应用，将所制备的水性超疏水涂料涂覆于基底上固化形成超疏水涂层，且超疏水涂层表面的粗糙结构呈微球状。

18、进一步地，水性超疏水涂料涂覆于基底后，先用紫外灯照射0～60min，然后在25～100℃下固化5min～24h。

19、本发明的有益效果为：

20、(1)本发明通过将疏水聚合物油相与水相混合并超声分散，即可得到稳定的水包油型皮克林乳液，随后对乳液光固化处理后即可得到稳定的具有微纳米结构的水性超疏水材料，且在9个月静置后涂料乳液依旧稳定，具有很强的实用性；

21、(2)本发明未使用有机溶剂而是采用水作为溶剂，避免了有机溶剂的挥发对环境造成污染，而且制备方法简单、对环境友好，可以在多种基底上构建超疏水表面，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中油相物质为聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚二甲基硅氧烷、2-二甲基丙烯酸乙酯、十八烯酸、三甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中纳米粒子为二氧化硅纳米粒子、碳纳米管、多糖、二氧化钛、淀粉中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、fs-48、fs-61、聚乙烯醇、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)所形成的水相中纳米粒子的浓度为0～10wt％；

6.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中油相与水相的质量比为1:1～40。

7.根据权利要求1所述的一种水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中紫外灯照射时间为0～60min。

8.一种水性超疏水涂料，其特征在于，利用权利要求1～7任一项所述的制备方法制备而成。

9.一种水性超疏水涂料的应用，其特征在于，将权利要求8所述的水性超疏水涂料涂覆于基底上固化形成超疏水涂层，且超疏水涂层表面的粗糙结构呈微球状。

10.根据权利要求9所述的一种水性超疏水涂料的应用，其特征在于，水性超疏水涂料涂覆于基底后，先用紫外灯照射0～60min，然后在25～100℃下固化5min～24h。

技术总结本发明公开了一种水性超疏水涂料及其制备方法和应用，所述制备方法包括步骤：(1)将具有光交联固化特性的油相物质与光引发剂混合均匀，得到油相；(2)将纳米粒子及表面活性剂添加到水溶液中混合均匀，得到水相；(3)将油相与水相混合均匀并超声分散，得到水包油型皮克林乳液；(4)将水包油型皮克林乳液用紫外灯照射处理，乳液中的油滴光固化形成稳定的水性超疏水涂料。本发明所提供的制备方法简单，且所制备的水性超疏水涂料具有绿色环保、稳定性好等优点。技术研发人员：王明,侯影飞,戎梦瑶,苗发宇受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/7/9