超疏水性涂層用水性涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種新型超疏水性涂層用水性涂料及其制備方法，屬于功能性納米材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用PVP（聚乙烯吡咯烷酮）為穩(wěn)定劑，將疏水性SiO2納米粒子（NPs）分散于乙醇/水的混合溶劑中，形成白色乳狀液。該發(fā)明各組分重量百分比如下：聚乙烯吡咯烷酮（PVP）0.2%-0.5%;SiO2納米粒子1.5%-2.0%;無水乙醇41%-46%;去離子水余量。將其涂在載玻片表面，形成表面涂層的水靜態(tài)接觸角在150度以上，具有很好的超疏水性能。產(chǎn)品所選用的配方綠色環(huán)保，并且涂飾后的涂層耐磨、不易污染、使用壽命長。
【專利說明】超疏水性涂層用水性涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能性納米材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種新型超疏水涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]浸潤性是固體表面的重要特征之一，它是由表面的化學(xué)組成(表面能)和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定的(粗糙度)。近年來，超疏水性表面引起了人們的普遍關(guān)注，它在人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中都起到了非常重要的作用。對于超疏水表面的認(rèn)識主要來自人們對植物葉表面的自清潔效果，人們通過觀察植物葉表面的微觀結(jié)構(gòu)，認(rèn)為這種自清潔的特征是由糙表面上微米結(jié)構(gòu)的乳突以及表面蠟狀物的存在共同引起的。超疏水表面是一粗糙表面，具有凹槽和突起結(jié)構(gòu)。液體與其接觸時，每個凹槽內(nèi)截留有空氣，導(dǎo)致水無法滲透入凹槽內(nèi)，即水無法完全接觸超疏水表面，從而能夠減少水在超疏水表面流動的阻力。通過對植物葉表面的分析，很多研究者展開了超疏水表面的研制。通常，接觸角大于150°的超疏水性表面可以通過化學(xué)和微觀幾何處理的方法來制備。一般來說，化學(xué)方法是在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)(氟化物)，而幾何處理是在疏水材料(接觸角大于90° )表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)。
[0003]另一方面，基于超疏水表面的疏水性，應(yīng)用于流體減阻方面具有非常獨特的優(yōu)勢。由于流體減阻導(dǎo)致能量損失的降低和總體系統(tǒng)效率的提高，使得減阻技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注和重視。在層流中，平板所受的阻力主要是水的內(nèi)摩擦阻力，它與流體密度、相對速度、平板面積、平板長、流動粘度系數(shù)有關(guān)。而在船舶航行中，其摩擦耗能有50%以上主要來自于底面與水的表面摩擦阻力。因此，通過將超疏水性涂料涂在船底表面，構(gòu)建超疏水表面，能夠減少底面與 水的接觸面積，明顯提高速度，從而可以達(dá)到快速、節(jié)能的目的。近幾年，雖然疏水涂料已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的諸多方面，然而這些傳統(tǒng)的疏水涂料以有機(jī)溶劑占統(tǒng)治地位，不利于環(huán)境保護(hù)和國家節(jié)能減排政策的推行，而如何開發(fā)一種利于環(huán)保，降低成本的環(huán)保型超疏水性涂層用水性涂料就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于水性涂料本身成本低，易于環(huán)保和貯存的特點，本發(fā)明目的在于提供一種水性新型超疏水涂料。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用PVP (聚乙烯吡咯烷酮)為穩(wěn)定劑，將疏水性SiO2納米粒子(NPs)分散于乙醇/水的混合溶劑中，制得水性新型超疏水涂料。其各組分重量百分比如下:聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0.2%-0.5%;
SiO2 納米粒子 L5%-2.0%;
無水乙醇 41 %-46%;
去離子水.余量。
[0006]各組分重量百分比優(yōu)選如下:
聚乙烯吡咯烷酮0.2%-0.3%;SiO2 納米粒子 1.5%-2.0%;
無水乙醇 42%-44%;
去離子水余量。
[0007]本發(fā)明創(chuàng)新點在于:采用PVP (聚乙烯吡咯烷酮)作為穩(wěn)定劑，將疏水性SiO2納米粒子分散于乙醇與水的混合溶劑中，在得到穩(wěn)定分散體系的同時，有效地改善了所形成涂層的表面疏水性。在實驗過程中，考察了乙醇/水的不同質(zhì)量比例對疏水性納米粒子在溶劑中的分散穩(wěn)定性以及形成涂層的疏水性的影響，最終確定無水乙醇添加量為41%-46%，水占溶劑比例為50%以上。
[0008]與現(xiàn)有有機(jī)溶劑超疏水涂料相比，本發(fā)明優(yōu)點在于:產(chǎn)品所選用的配方綠色環(huán)保，乙醇毒性低，PVP也具有可食用性。同時，將其制成涂層，涂層均勻，水滴接觸角達(dá)到150°以上，具有很好的超疏水性能，并且涂飾后的涂層耐磨、不易污染、使用壽命長。制備方法簡單，制作周期短，利于環(huán)保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明有機(jī)相占混合溶劑含量與接觸角的關(guān)系；
圖2為本發(fā)明實施例2制得的疏水涂料涂飾的涂層表面水滴接觸角；
圖3為本發(fā)明實施例2制得的疏水涂料涂飾的涂層表面水滴靜置圖；
圖4為本發(fā)明實施例2制得的疏水涂料涂飾的涂層表面。
【具體實施方式】
[0010]為對本發(fā)明進(jìn)行更好地說明，舉實施例如下:
實施例1
【權(quán)利要求】
1.超疏水性涂層用水性涂料，其特征在于，由如下重量百分比組分制備而成: 聚乙烯吡咯烷酮0.2%-0.5%; SiO2 納米粒子 1.5%-2.0%; 無水乙醇 41 %-46%; 去離子水余量。
2.如權(quán)利要求1所述的超疏水性涂層用水性涂料，其特征在于，由如下重量百分比組分制備而成: 聚乙烯吡咯烷酮0.2%-0.3%; SiO2 納米粒子 1.5%-2.0%; 無水乙醇 42%-44%; 去離子水余量。
3.如權(quán)利要求2所述的超疏水性涂層用水性涂料，其特征在于，各組分重量百分比優(yōu)選如下:聚乙烯吡咯烷酮0.2%; SiO2納米粒子 1.5%; 無水乙醇 43.3%; 去離子水余量。
【文檔編號】C09D139/06GK103923547SQ201410192253
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】嚴(yán)虎, 張軻, 王爭闖 申請人:鄭州大學(xué)