本發(fā)明涉及疏水涂料，具體說(shuō)是一種光制熱超疏水涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、表面結(jié)冰是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，然而表面結(jié)冰通常會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。特別表面結(jié)冰會(huì)對(duì)電力運(yùn)輸、航空運(yùn)載、風(fēng)力渦輪機(jī)和遠(yuǎn)洋船舶等領(lǐng)域產(chǎn)生極大影響，還有可能導(dǎo)致能源消耗、緊急情況、安全隱患等災(zāi)害，傳統(tǒng)的除冰方法有機(jī)械除冰、微波除冰和人工除冰等，但普遍效率低下且能耗高。
2、超疏水涂層因其表面有微納結(jié)構(gòu)，可以在冷凝階段去除水滴以延緩冰成核并減少冰的積聚，但是微納結(jié)構(gòu)會(huì)和冰形成機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)，增加冰和材料表面黏附強(qiáng)度，使得冰很難在重力、風(fēng)、振動(dòng)的外力作用下去除。與此同時(shí)，如果用傳統(tǒng)的機(jī)械方法在超疏水表面除冰，由于物理接觸會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生巨大沖擊，導(dǎo)致材料表面微納結(jié)構(gòu)破壞，防冰功能衰減。單一疏水表面在防冰過(guò)程中存在一定的局限性，因此非接觸式遠(yuǎn)程照明方法更加溫和持久，但是非接觸式遠(yuǎn)程照明方法在實(shí)施過(guò)程中不容易實(shí)現(xiàn)。光熱材料具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率而且沒(méi)有化學(xué)污染，具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在防冰材料領(lǐng)域逐漸受到關(guān)注。因此，同時(shí)具有光熱防冰和超疏水效果組合后涂料具有廣闊的應(yīng)用前景，但是現(xiàn)有技術(shù)中很少將光熱防冰和超疏水作用結(jié)合起來(lái)的涂料。另外，現(xiàn)有超疏水涂料還存在耐腐蝕性差、耐磨耐候性不能滿足要求的問(wèn)題。
3、因此，現(xiàn)在亟需合成一種光制熱超疏水涂料，既能彌補(bǔ)超疏水涂料只能進(jìn)行疏水，不能進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，性能單一的不足，又能增加涂料的耐腐蝕性和耐磨耐候性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種光制熱超疏水涂料及其制備方法。
2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種光制熱超疏水涂料，以重量份計(jì)，由以下原料組成：改性氟硅樹(shù)脂溶液30~40份，改性納米級(jí)碳基材料20~30份，功能助劑3~5份，聚吡咯樹(shù)脂3~15份，附著力促進(jìn)劑0.1~0.8份，納米二氧化硅0.05~0.1份，填料15~25份和第一有機(jī)溶劑25~35份；
4、所述改性氟硅樹(shù)脂溶液按照以下步驟制備得到：
5、將甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷、含酯基的苯并噁嗪?jiǎn)误w、含氟丙烯酸酯單體和溶劑乙酸乙酯加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下通入氮?dú)猓?5~20分鐘后向反應(yīng)釜中分?jǐn)?shù)次加入引發(fā)劑-乙酸乙酯溶液，加入完畢，升溫至75~85℃，反應(yīng)12~24小時(shí)，得到反應(yīng)液，將所得反應(yīng)液置于30~40℃下真空干燥8~10小時(shí)，得到改性氟硅樹(shù)脂；
6、將所得改性氟硅樹(shù)脂溶于第二有機(jī)溶劑中配制成固含量30~60%的改性氟硅樹(shù)脂溶液；
7、所述含氟丙烯酸單體為甲基丙烯酸十二氟庚酯或/和全氟丁基乙基甲基丙烯酸酯；
8、所述引發(fā)劑為aibn或bpo，引發(fā)劑用量為單體質(zhì)量的0.1~2%，引發(fā)劑-乙酸乙酯溶液中引發(fā)劑和乙酸乙酯的質(zhì)量比為1：8~10；
9、所述的甲基丙烯酸酰氧基丙基氧基硅烷、含酯基的苯并噁嗪?jiǎn)误w和含氟丙烯酸酯單體的質(zhì)量比為8~15：5~12：18~25；
10、溶劑乙酸乙酯的用量為單體質(zhì)量之和的50~60%；
11、所述第二有機(jī)溶劑為乙酸乙酯或二氯甲烷；
12、所述改性納米級(jí)碳基材料為氧化后的納米級(jí)碳基材料經(jīng)過(guò)硅烷改性得到；所述碳基材料為炭黑或碳納米管。
13、優(yōu)選的，所述功能助劑為潤(rùn)濕分散劑、消泡劑和流平劑中的兩種或三種。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述潤(rùn)濕分散劑為非離子型潤(rùn)濕分散劑或氟碳類潤(rùn)濕劑，如genisperse?7742、patcham??9060、fc-5503、silok?7630、4010、505s；所述消泡劑為礦物油類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑或聚醚類消泡劑，如skytech?sat80、?rb-5209、rhodoline?df4226、2503；所述流平劑為有機(jī)硅油類流平劑或聚醚類流平劑，如fdg-513，we-d8939、amorso-137、afcona3596、3700、2050。
14、優(yōu)選的，所述附著力促進(jìn)劑為硅烷偶聯(lián)劑z-6121或鈦酸酯偶聯(lián)劑；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為三異硬脂?；佀岙惐セ虍惐ǘ粱沽姿狨Ｑ趸┾佀狨ァ?/p>
15、優(yōu)選的，所述填料為重鈣、滑石粉、硫酸鋇、絹云母粉、炭黑中的兩種或多種混合物。
16、優(yōu)選的，所述第一有機(jī)溶劑為乙酸丁酯、乙酸乙酯或二氯甲烷中的一種或多種。
17、優(yōu)選的，所述改性納米級(jí)碳基材料的具體制備過(guò)程為：
18、將納米級(jí)碳基材料少量多次緩慢加入混合強(qiáng)酸中，在機(jī)械攪拌下加熱到58~62℃，攪拌反應(yīng)12~24小時(shí)，洗滌至中性，干燥得到氧化后的納米級(jí)碳基材料；
19、將所得氧化后的納米級(jí)碳基材料在乙醇中超聲分散，在攪拌下向其中加入第二硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌0.5~1小時(shí)，過(guò)濾，用乙醇洗滌后，在真空下干燥，得到改性納米級(jí)碳基材料；
20、其中納米級(jí)碳基材料、混合強(qiáng)酸和第二硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：100~150：0.03~0.06；
21、所述混合強(qiáng)酸由濃硫酸和濃硝酸按照質(zhì)量比100：40~50混合得到。
22、優(yōu)選的，所述第二硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh560、kh570或kh550中的一種或多種。
23、本發(fā)明還包括一種光制熱超疏水涂料的制備方法，包括以下步驟：以重量份計(jì)，將附著力促進(jìn)劑0.1~0.8份，填料15~25份和第一有機(jī)溶劑25~35份混合，研磨至40μm以下，過(guò)濾，向其中加入改性氟硅樹(shù)脂溶液30~40份，聚吡咯樹(shù)脂3~15份，改性納米級(jí)碳基材料20~30份，納米二氧化硅0.05~0.1份，功能助劑3~5份，攪拌分散均勻，得到光制熱超疏水涂料。
24、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
25、本發(fā)明的光制熱超疏水涂料中摻雜改性光熱材料、干燥后涂層表面具有表面微納結(jié)構(gòu)，具有超疏水性能。首先，本發(fā)明采用聚硅氧烷和含氟單體聚合形成氟硅嵌段聚合物，并在結(jié)構(gòu)中引入苯并噁嗪?jiǎn)误w作為防腐樹(shù)脂基體制備成改性氟硅樹(shù)脂溶液，通過(guò)加入改性處理的碳基材料引入光熱層，結(jié)合疏水性二氧化硅和填料助劑等制備可噴涂的超疏水涂料。其次，涂料中利用炭黑、碳納米管聚自身晶格震動(dòng)轉(zhuǎn)化光能、納米二氧化硅疏水性的特點(diǎn)，以及樹(shù)脂體系中加入聚吡咯進(jìn)一步保障了涂層的光制熱性能。氟硅元素自身的地表面能，以及苯并噁嗪樹(shù)脂自身開(kāi)環(huán)聚合，使得涂層本身具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐磨耐候等性能。
26、本發(fā)明的光制熱超疏水涂料可以噴涂在各種材質(zhì)和各種形狀的基底上，附著力強(qiáng)，不會(huì)龜裂，本發(fā)明的光制熱超疏水涂料集光熱防冰、超疏水除冰、長(zhǎng)效防腐等多種功能于一體，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的防冰粘需求，減少了對(duì)多種涂料的依賴和重復(fù)施工的成本。本涂料兼具光熱超疏水除冰和長(zhǎng)效防腐性能的多功能一體化，操作簡(jiǎn)便可控。
1.一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：以重量份計(jì)，由以下原料組成：改性氟硅樹(shù)脂溶液30~40份，改性納米級(jí)碳基材料20~30份，功能助劑3~5份，聚吡咯樹(shù)脂3~15份，附著力促進(jìn)劑0.1~0.8份，納米二氧化硅0.05~0.1份，填料15~25份和第一有機(jī)溶劑25~35份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述功能助劑為潤(rùn)濕分散劑、消泡劑和流平劑中的兩種或三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述附著力促進(jìn)劑為硅烷偶聯(lián)劑z-6121或鈦酸酯偶聯(lián)劑；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為三異硬脂?；佀岙惐セ虍惐ǘ粱沽姿狨Ｑ趸┾佀狨?。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述填料為重鈣、滑石粉、硫酸鋇、絹云母粉、炭黑中的兩種或多種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述第一有機(jī)溶劑為乙酸丁酯、乙酸乙酯或二氯甲烷中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述潤(rùn)濕分散劑為非離子型潤(rùn)濕分散劑或氟碳類潤(rùn)濕劑；所述消泡劑為礦物油類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑或聚醚類消泡劑；所述流平劑為有機(jī)硅油類流平劑或聚醚類流平劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述改性納米級(jí)碳基材料的具體制備過(guò)程為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光制熱超疏水涂料，其特征在于：所述第二硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh560、kh570或kh550中的一種或多種。
9.權(quán)利要求1所述的一種光制熱超疏水涂料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：以重量份計(jì)，將附著力促進(jìn)劑0.1~0.8份，填料15~25份和第一有機(jī)溶劑25~35份混合，研磨至40μm以下，過(guò)濾，向其中加入改性氟硅樹(shù)脂溶液30~40份，聚吡咯樹(shù)脂3~15份，改性納米級(jí)碳基材料20~30份，納米二氧化硅0.05~0.1份，功能助劑3~5份，攪拌分散均勻，得到光制熱超疏水涂料。