本發明涉及功能涂層材料,具體而言,涉及一種超疏水防冰涂層及其制備方法、應用。
背景技術:
1、疏水或超疏水功能涂層因具有較高的水接觸角和較低的液滴粘附力,在超疏水、自清潔、防污、防腐蝕以及防冰等領域具有良好的應用前景。
2、現有超疏水防冰涂層的制備通常依賴化學蝕刻、電化學沉積、靜電紡絲、等離子噴涂等方法以構筑表面微納粗糙結構,但上述方法普遍存在設備要求較高、工藝復雜、成本較高以及對基底適應性有限等問題,不利于大面積施工與產業化應用。同時,部分疏水涂層雖然具有較高的靜態接觸角,但其表面微納結構穩定性不足,在機械摩擦或環境作用下易被破壞,導致超疏水防冰性能衰減。因此,開發一種原料易得、工藝簡單、施工方便且適用于多種基底的超疏水防冰涂層及其制備方法,具有重要的實際意義。
技術實現思路
1、有鑒于此,本發明旨在提出一種超疏水防冰涂層及其制備方法、應用,以解決現有技術中超疏水防冰涂層工藝復雜、微納結構穩定性差、基底適應性不足的問題。
2、為達到上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
3、一種超疏水防冰涂層,包括如下重量份的原料:
4、5~10份聚苯乙烯樹脂、30~70份有機溶劑、10~20份有機硅樹脂、3~10份疏水改性納米顆粒、1~2份有機硅樹脂固化劑。
5、進一步的,所述疏水改性納米顆粒包括如下重量份的原料:60~80份無水乙醇、5~15份納米顆粒、5~10份改性劑。
6、進一步的,所述改性劑選自正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、三氯十八烷基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一種。
7、進一步的,所述納米顆粒選自納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁中的至少一種。
8、進一步的,所述有機溶劑選自乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一種。
9、本發明還提出一種超疏水防冰涂層的制備方法,所述制備方法用于制備上述的超疏水防冰涂層,所述制備方法包括如下步驟:
10、s1.將無水乙醇、納米顆粒和改性劑混合,攪拌3~4h后進行干燥,得到疏水改性納米顆粒;
11、s2.將聚苯乙醇樹脂溶解于有機溶劑中,待完全溶解后,加入有機硅樹脂、疏水改性納米顆粒,攪拌2~3h后,再加入有機硅樹脂固化劑,并繼續攪拌30~60min,得到超疏水防冰涂料;
12、s3.將超疏水防冰涂料施加于基底表面,并進行固化,得到超疏水防冰涂層。
13、進一步的,步驟s1中,所述干燥溫度為40~80℃。更進一步的,步驟s1中,所述干燥溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃。
14、進一步的,步驟s3中,所述超疏水防冰涂料通過噴涂、刷涂、旋涂的方式施加于基底表面。
15、進一步的,步驟s3中,所述基底為鋼板、不銹鋼網、木材、玻璃或織物。
16、本發明還提出上述的超疏水防冰涂層在超疏水防污、自清潔表面、低溫環境防護中的應用。
17、相對于現有技術,本發明所述的一種超疏水防冰涂層及其制備方法、應用具有以下優勢:
18、(1)采用聚苯乙烯樹脂和有機硅樹脂構成復合粘結體系,并結合疏水改性納米顆粒構建微納粗糙結構,有利于同時獲得較低表面能和穩定表面形貌,在較低的溫度下也能夠發揮作用,起到疏水和防冰效果。三者協同,使得涂層兼具良好的超疏水性能和防冰性能。
19、(2)本發明制備過程簡單,對設備要求低,適于噴涂、刷涂或旋涂施工。而且原料易得,施加于鋼板、不銹鋼網、木材、玻璃、織物等多種基底均能發揮作用,具有較好的推廣應用前景。
1.一種超疏水防冰涂層,其特征在于,包括如下重量份的原料:
2.根據權利要求1所述的超疏水防冰涂層,其特征在于,所述疏水改性納米顆粒包括如下重量份的原料:60~80份無水乙醇、5~15份納米顆粒、5~10份改性劑。
3.根據權利要求2所述的超疏水防冰涂層,其特征在于,所述改性劑選自正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、三氯十八烷基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一種。
4.根據權利要求2所述的超疏水防冰涂層,其特征在于,所述納米顆粒選自納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的超疏水防冰涂層,其特征在于,所述有機溶劑選自乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一種。
6.一種超疏水防冰涂層的制備方法,其特征在于,所述制備方法用于制備權利要求1~5任一項所述的超疏水防冰涂層,所述制備方法包括如下步驟:
7.根據權利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟s1中,所述干燥溫度為40~80℃。
8.根據權利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述超疏水防冰涂料通過噴涂、刷涂、旋涂的方式施加于基底表面。
9.根據權利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟s3中,所述基底為鋼板、不銹鋼網、木材、玻璃或織物。
10.一種如權利要求1~5任一項所述的超疏水防冰涂層在超疏水防污、自清潔表面、低溫環境防護中的應用。