一种超双疏涂层及其制备方法和应用与流程

本发明涉及超双疏涂层及其制备方法，更具体地，涉及一种水接触角和油接触角都大于150°的超双疏涂层及其制备方法。
背景技术：
：现有超疏水涂层仅仅能够对水实现超疏水，没有疏油性能，这大大限制了它的应用场景。因为在自然使用条件下，空气中的成分含有大量的油分，附着在涂层表面进而使得涂层失效，因此，亟需开发既疏水又疏油的超疏水涂层。而且，现有技术中已经公开的疏水涂层的制备方法中，可见光平均透过率最高才达到75％，降低了多达25％，影响了基底如玻璃的透明性能，因此疏水涂层的可见光透过率也亟需提高。技术实现要素：针对以上问题，本发明提供了一种疏水疏油性好、透过率高并且稳定性好的超双疏涂层。本发明提供了一种双疏涂层，包括：基底树脂层；位于所述基底树脂层上方的偶联剂层；以及位于所述偶联剂层上方的粒子层。在上述双疏涂层中，所述双疏涂层是水接触角和油接触角都大于150°的超双疏涂层。在上述双疏涂层中，所述基底树脂包括有机硅树脂、环氧树脂、有机硅改性环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或多种。在上述双疏涂层中，偶联剂包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。在上述双疏涂层中，粒子包括疏水氧化硅。本发明还提供了一种制备双疏涂层的方法，其特征在于，包括：将基底树脂与固化剂加入到第一溶剂中，得到基底树脂溶液；将偶联剂加入到第二溶剂中，得到偶联剂溶液；将粒子加入到第三溶剂中，得到粒子溶液；以及依次将所述基底树脂溶液、所述偶联剂溶液和所述粒子溶液涂覆到基底上，得到所述双疏涂层。在上述方法中，所述双疏涂层是水接触角和油接触角都大于150°的超双疏涂层。在上述方法中，所述基底树脂包括有机硅树脂、环氧树脂、有机硅改性环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或多种；所述固化剂包括乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺中的一种或多种；以及所述第一溶剂包括乙酸乙酯和丙酮中的一种或两种。在上述方法中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；以及所述第二溶剂包括乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种。在上述方法中，所述粒子包括疏水氧化硅；以及所述第三溶剂包括乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种。在上述方法中，所述基底树脂溶液中的所述基底树脂的浓度为10g/l～30g/l；所述偶联剂溶液中的所述偶联剂的浓度为10g/l～30g/l；以及所述粒子溶液中的所述粒子的浓度为3g/l～10g/l。在上述方法中，在将粒子加入到第三溶剂中之后，加入氟硅烷。本发明还提供了一种根据上述方法制备的双疏涂层在表面装置上的应用。本发明通过采用疏水氧化硅，并且与基底树脂和偶联剂结合使用，使得制备的超双疏涂层既能够疏水又能够疏油，并且透过率高、稳定性好，可以长期保持表面不落灰尘，实用性大大增加。附图说明图1是超双疏涂层示意图，其中，1-基底，2-基底树脂层，3-偶联剂层，4-粒子层。具体实施方式下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。本申请提供了一种水接触角和油接触角都大于150°的超双疏涂层，该超双疏涂层包括基底树脂层；位于基底树脂层上方的偶联剂层；以及位于偶联剂层上方的粒子层。在一些实施例中，基底树脂包括有机硅树脂、环氧树脂、有机硅改性环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或多种，可用于增强粒子层与基底的粘附力，从而使得粒子层可以牢固地粘附在基底上。在一些实施例中，偶联剂包括硅烷偶联剂，硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh570)中的一种或多种，由于基底树脂中含有羟基并且为亲水层，粒子层为疏水层，两者之间不能有效铺展，因此通过偶联剂的作用可以有效连接两层，实现紧密结合，提高了涂层的稳定性。在一些实施例中，粒子为疏水氧化硅，其中，疏水氧化硅为疏水气相氧化硅或本领域常用的溶胶凝胶法制备的疏水氧化硅，本发明通过使用疏水氧化硅，使得制备的涂层在提供较好的疏水疏油性能的同时，与基底树脂的结合使用可以提供较好的透过率。本申请还提供了一种制备超双疏涂层的方法，该方法包括：将基底树脂与固化剂加入到乙酸乙酯和/或丙酮中，得到浓度为10g/l～30g/l的基底树脂溶液；将偶联剂加入到乙醇、甲醇和/或异丙醇中，得到浓度为10g/l～30g/l偶联剂溶液；将粒子加入到乙醇、甲醇和/或异丙醇中，浓度为3g/l～10g/l，再加入氟硅烷(氟硅烷与粒子的质量比为1～2:8～10)，得到的粒子溶液；以及依次将基底树脂溶液、偶联剂溶液和粒子溶液涂覆到基底上，其中，每层干燥后再喷涂下一层，并且每层在80～120℃固化20～40min，待全部固化之后，得到超双疏涂层。在上述方法中，用于基底树脂的固化剂(固化剂与基底树脂的质量比为0.5～1:5～15)包括乙二胺、二乙烯三胺和间苯二胺中的一种或多种，用于基底树脂的溶剂使用乙酸乙酯和/或丙酮，并且将基底树脂溶液的浓度配置为10g/l～30g/l，从而使得基底树脂能够较好的溶解和固化，从而进一步使得基底树脂可以与基底较好的结合，增加基底树脂的粘附力，进而增强随后形成的粒子层与基底的粘附力。在上述方法中，偶联剂包括硅烷偶联剂，并且用于偶联剂的溶液使用乙醇、甲醇和/或异丙醇，将偶联剂溶液的浓度配置为10g/l～30g/l，使得偶联剂可以均匀分散，从而使得之后形成的粒子层可以有效铺展，进而实现基底树脂与粒子层的紧密结合。在上述方法中，粒子包括疏水气相氧化硅(上海贝青利实业发展有限公司)或本领域常用的溶胶凝胶法制备的疏水氧化硅，从而使得粒子层具有较好的疏水疏油性能，此外，通过将粒子溶液的浓度配置为3g/l～10g/l，以及与基底树脂的结合使用，使得制备的超双疏涂层具有较好的透过率；此外，氟硅烷的加入用于进一步修饰粒子层的表面，以进一步提高粒子层的疏水疏油性能。实施例1将环氧树脂与间苯二胺加入到相应溶剂乙酸乙酯中，配置浓度为10g/l，超声分散30min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh560与乙醇混合，配置浓度为20g/l，超声分散30min，得到硅烷偶联剂溶液；将疏水气相氧化硅与乙醇溶液混合，配置浓度为3g/l，超声分散30min，然后加入氟硅烷，搅拌30min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力0.5mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在100℃下固化30min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。实施例2将丙烯酸树脂与二乙烯三胺加入到相应溶剂丙酮中，配置浓度为20g/l，超声分散50min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh550与甲醇混合，配置浓度为10g/l，超声分散20min，得到硅烷偶联剂溶液；采用本领域常用的溶胶凝胶法将teos(正硅酸乙酯)10g、水4g、氨水8g混合，制备疏水氧化硅，再将疏水气相氧化硅与乙醇溶液混合，配置浓度为5g/l，超声分散30min，然后加入氟硅烷，搅拌40min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力0.7mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在800℃下固化20min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。实施例3将有机硅改性环氧树脂与间苯二胺加入到相应溶剂丙酮中，配置浓度为10g/l，超声分散30min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh570与乙醇混合，配置浓度为20g/l，超声分散30min，得到硅烷偶联剂溶液；将疏水气相氧化硅与乙醇溶液混合，配置浓度为3g/l，超声分散30min，然后加入氟硅烷，搅拌30min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力0.5mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在100℃下固化30min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。实施例4将有机硅树脂与乙二胺加入到相应溶剂乙酸乙酯中，配置浓度为10g/l，超声分散20min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh560与异丙醇混合，配置浓度为10g/l，超声分散50min，得到硅烷偶联剂溶液；将疏水气相氧化硅与甲醇溶液混合，配置浓度为3g/l，超声分散40min，然后加入氟硅烷，搅拌40min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力1mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在120℃下固化20min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。实施例5将有机硅改性环氧树脂和丙烯酸树脂与间苯二胺加入到相应溶剂乙酸乙酯和丙酮的混合液中，配置浓度为30g/l，超声分散50min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh560与甲醇混合，配置浓度为30g/l，超声分散20min，得到硅烷偶联剂溶液；将疏水气相氧化硅与异丙醇溶液混合，配置浓度为10g/l，超声分散30min，然后加入氟硅烷，搅拌30min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力0.5mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在80℃下固化40min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。实施例6将环氧树脂与间苯二胺和乙二胺加入到相应溶剂乙酸乙酯中，配置浓度为20g/l，超声分散30min，得到基底树脂溶液；将硅烷偶联剂kh550和kh560与乙醇混合，配置浓度为20g/l，超声分散30min，得到硅烷偶联剂溶液；将疏水气相氧化硅与乙醇溶液混合，配置浓度为5g/l，超声分散30min，然后加入氟硅烷，搅拌30min，得到粒子溶液。依次用喷枪将基底树脂溶液、硅烷偶联剂溶液、粒子溶液喷涂于基底上，每次喷涂压力0.5mpa，每层干燥后再喷涂下一层，每层在100℃下固化30min，待固化完成后，得到透明超双疏涂层。采用本领域中常用的方法利用透光率测量仪(lh-206)和接触角测量仪(德国lauda)对实施例1和实施例6中制备的透明超双疏涂层的透光率、接触角与滚动角进行测试，测试结果如下表1：表1实施例透光率水接触角/°十六烷接触角/°滚动角/°195％1521502292％1601523393％1561513492％1581502594％1551553694％1571532从上表1可以看出，通过本发明的方法制备的超双疏涂层表面的水接触角和十六烷接触角都大于150°，滚动角都小于3°，并且透光率均大于92％，在具有良好的疏水疏油效果的同时对可见光的具有良好的透过率；这是由于疏水氧化硅的使用使得该粒子涂层具有较好的疏水疏油性能，并且通过将疏水氧化硅氧化硅与基底树脂的结合使用，提高了超双疏涂层的透过率。此外，基底树脂增强了粒子层与基底的粘附力，硅烷偶联剂可以有效连接基底树脂和粒子层，实现基底树脂和粒子层的紧密结合，从而提高了涂层的稳定性。另外，根据上述的方法制备的双疏涂层能够应用在表面装置上，其中，表面装置包括任何物体的表面，例如玻璃表面、飞机表面、汽车表面等等。综上，通过本发明的方法制备的超双疏涂层可以在各种固体表面形成超疏水超疏油涂层，不改变原表面透气性及外观，防止水、油和灰尘等污物的直接接触和吸附，起到防尘，防油，防污，防潮及降低雨露霜雪冰覆盖等，可应用于玻璃、卫生洁具、飞机蒙皮、电网等领域。本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。当前第1页12