本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏水疏油防污涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

超疏水超疏油（“雙疏”）表面對(duì)水、油、各種有機(jī)溶劑、以及低表面能流體有150°以上的接觸角。超疏水表面在自然界中很常見(jiàn)，很多植物、昆蟲(chóng)以及動(dòng)物的毛都具有很好的超疏水效應(yīng)，比如荷葉、水黽的腳、蜘蛛絲、蝴蝶翅膀等等。這些疏水表面還有抗污性能，表面污物污灰塵等可以被滾落的水珠帶走而留下非常潔凈的表面，這種表面自清潔效應(yīng)，成為“荷葉效應(yīng)”。研究表明，荷葉的超疏水性能是由于表面具有納米-微米多級(jí)粗糙度，其粗糙表面被荷葉所分泌一薄層蠟狀物質(zhì)所覆蓋。因此，在制備超疏水表面時(shí)，關(guān)鍵是要效構(gòu)筑納米-微米多級(jí)粗糙表面并使粗糙表面具有很低的表面自由能。

與超疏水表面相比，超疏油表面的制備難度更大。因?yàn)橐陀袡C(jī)溶液、表面的表面能要更低，而且表面應(yīng)該有類(lèi)似超疏水表面的納米-微米多級(jí)粗糙度。大多數(shù)超疏油水表面有很好的疏水性質(zhì)，它們能有效清理來(lái)自低表面能液體，如油脂、有機(jī)溶液等，的污染。同時(shí)防止了來(lái)自水基材料的污染。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到很多油污的污染，因此具有“雙疏”的表面可以有效阻止和減少各種污染物的附著，從而保證了清潔效果。

當(dāng)雙疏表面能夠具有防止含有復(fù)雜成分的污物的污染，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中會(huì)具有更大的應(yīng)用范圍。實(shí)際應(yīng)用中，污物的成分會(huì)很復(fù)雜，它們往往含有水，油脂，固體組分，和其它大分子、小分子、表面活性材料，以及生物活性物質(zhì)。它們往往具有較強(qiáng)的附著能力。通常的防污能力是指污物在表面不容易粘附，或者附著力很小，用清水、濕毛巾或紙巾可以將附著的污物輕易地清除。

超疏水、超疏油技術(shù)的研究已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)，但實(shí)際可用的產(chǎn)品和化技術(shù)非常有限。主要的困難在于：1）使用有機(jī)溶劑，成本高，有安全隱患，而且對(duì)環(huán)境有污染；2）涂層牢度差，多數(shù)“雙疏”材料表面不耐磨，與基底之間的附著力差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種疏水疏油防污涂料及其制備方法和應(yīng)用，該方法以水為溶劑大大降低了環(huán)境的污染和涂布過(guò)程中的安全隱患，提高了雙疏涂層與基體粘附力，降低了制備成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種疏水疏油防污涂料，包括以下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的原料：非極性粉體0.5-50%，硅烷耦合劑0.2-25%，水基分散劑0.5-25%，余量為水，其中水基分散劑的分子結(jié)構(gòu)上包含親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)和疏油基團(tuán)。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述硅烷耦合劑為氟硅烷或硅氧烷。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述非極性粉體為聚四氟乙烯、偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯,表面用非極性物質(zhì)改性過(guò)的無(wú)機(jī)粉體，表面改性過(guò)的黏土，表面改性過(guò)的天然固體物質(zhì)或蠟質(zhì)，所述非極性粉體粒徑為10-1000nm。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述非極性粉體外包覆一層帶有氟烷烴的小分子或聚合物。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述水基分散劑為丙烯酸酯類(lèi)高聚物、聚氨酯或含氟聚合物。

上述疏水疏油防污涂料的制備方法，先將非極性粉體和硅烷耦合劑混合均勻后，再加入水基分散劑攪拌均勻，最后加入水?dāng)嚢璧猛苛稀?/p>

上述疏水疏油防污涂料在多孔類(lèi)軟材料或硬材料上的應(yīng)用。

上述疏水疏油防污涂料在多孔類(lèi)軟材料或硬材料上的應(yīng)用，所述多孔類(lèi)軟材料為紡織品或纖維。

上述疏水疏油防污涂料在多孔類(lèi)軟材料或硬材料上的應(yīng)用，將多孔類(lèi)材料浸漬涂料后，烘干得處理品。

上述疏水疏油防污涂料在多孔類(lèi)軟材料或硬材料上的應(yīng)用，所述硬材料為玻璃、木材、塑料或磚。

上述疏水疏油防污涂料在多孔類(lèi)軟材料或硬材料上的應(yīng)用，將疏水疏油防污涂料噴涂在硬材料上，干燥得處理品。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以水為溶劑大大降低了環(huán)境的污染和涂布過(guò)程中的安全隱患，提高了雙疏涂層與基體粘附力，降低了制備成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的涂料，左圖為現(xiàn)配涂料，右圖為放置一個(gè)月的涂料；

圖2是用本發(fā)明涂料處理過(guò)的基材的“雙疏”效果，其中1為丙三醇，2為橄欖油，3為水，4為礦物油，5為十六烷，6為石蠟油，每種液滴大小為5-20μL；

圖3是用本發(fā)明涂料處理過(guò)的不同基材表面的電子顯微鏡照片；

圖4是用本發(fā)明涂料處理過(guò)的純棉織物經(jīng)過(guò)2000次磨損測(cè)試后對(duì)水、橄欖油、十六烷接觸角以及滾動(dòng)角的變化情況，其中（a）為曲線(xiàn)變化圖，（b）為這三種液滴在磨損后純棉織物表面“雙疏”效果圖，1為水，2為橄欖油，3為十六烷；

圖5是用本發(fā)明涂料處理過(guò)的純棉織物經(jīng)200次洗滌后的對(duì)水、橄欖油、十六烷接觸角以及滾動(dòng)角的變化情況，其中（a）為曲線(xiàn)變化圖，（b）為這三種液滴在磨損后純棉織物表面“雙疏”效果圖，1為水，2為橄欖油，3為十六烷；

圖6是用本發(fā)明涂料處理過(guò)的不同基材耐酸堿情況，每種基材上的兩種液滴分別為pH=1的硫酸（左），和pH=14的氫氧化鈉（右）；

圖7為未用本發(fā)明涂料處理的不同基材耐酸堿情況，其中1為丙三醇，2為橄欖油，3為水，4為礦物油，5為十六烷，6為石蠟油，每種液滴大小為5-20μL；

圖8為用本發(fā)明涂料處理過(guò)的織物與未處理的同時(shí)放入沸水中煮沸5分鐘后的對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種疏水疏油防污涂料，包括以下按質(zhì)量計(jì)的原料：聚四氟乙烯粉末1.5克，氟硅烷1克，Zonyl321 3克（購(gòu)于杜邦公司），水100克。

上述疏水疏油防污涂料的制備方法，先是將聚四氟乙烯粉末、氟硅烷和Zonyl321混合均勻，然后超聲攪拌混合物后，再加入水?dāng)嚢璧猛苛稀?/p>

上述疏水疏油防污涂料在紡織品上的應(yīng)用，將紡織品完全浸在涂料中約1分鐘后烘箱中130℃下干燥1小時(shí)。處理后的紡織品表面具有很好的超“雙疏”性能，水的接觸角（CA）超過(guò)170℃，表面能為31mN/m的植物油的CA超過(guò)160℃，表面能為27.5mN/m的十六烷的CA超過(guò)152℃。將處理后的紡織品經(jīng)過(guò)超2000次的重復(fù)磨損測(cè)試（如圖4所示）和超200次的標(biāo)準(zhǔn)洗滌（如圖5所示），仍能保持超“雙疏”性能。與未處理的織物相比，將處理后的織物放入沸水中煮沸5分鐘后取出仍然保持干的狀態(tài)（如圖8所示）。

上述疏水疏油防污涂料在玻璃、木頭或金屬上的應(yīng)用，將涂料噴到玻璃、木頭或金屬表面，然后于中烘箱中130℃下干燥1小時(shí)。處理后的紡織品表面具有很好的超“雙疏”性能，水的CA超過(guò)170℃，表面能為31mN/m的植物油的CA超過(guò)160℃，表面能為27.5mN/m的十六烷的CA超過(guò)152℃。

實(shí)施例2

一種疏水疏油防污涂料，包括以下按質(zhì)量計(jì)的原料：聚偏氟乙烯 - 六氟丙烯1.5克，三氟甲基三甲基硅烷3克，含氟表面活性劑CC3.5g（購(gòu)于杜邦公司），水100克。

上述疏水疏油防污涂料的制備方法，先是將聚偏氟乙烯 - 六氟丙烯，三氟甲基三甲基硅烷，含氟表面活性劑CC混合均勻，然后超聲攪拌混合物1.分鐘后，再加入水?dāng)嚢?0分鐘得涂料。

上述疏水疏油防污涂料在紡織品上的應(yīng)用，將紡織品完全浸在涂料中約1分鐘后烘箱中130℃下干燥1小時(shí)。處理后的紡織品表面具有很好的超“雙疏”性能，水的CA超過(guò)160℃，表面能為31mN/m的植物油的CA超過(guò)155℃，表面能為27.5mN/m的十六烷的CA超過(guò)150℃。將處理后的紡織品經(jīng)過(guò)超2000次的重復(fù)磨損測(cè)試和超200次的標(biāo)準(zhǔn)洗滌，仍能保持超“雙疏”性能。

實(shí)施例3

一種疏水疏油防污涂料，包括以下按質(zhì)量計(jì)的原料：氟化二氧化硅（SiO₂）1.5克，乙烯基三乙氧硅烷2克，含氟表面活性劑CTC 3g（購(gòu)于杜邦公司），水100克。

上述疏水疏油防污涂料的制備方法，先是將氟化二氧化硅，乙烯基三乙氧硅烷，含氟表面活性劑CTC混合均勻，然后超聲攪拌混合物1.分鐘后，再加入水?dāng)嚢?0分鐘得涂料。

上述疏水疏油防污涂料在紡織品上的應(yīng)用，將紡織品完全浸在涂料中約1分鐘后烘箱中130℃下干燥1小時(shí)。處理后的紡織品表面具有很好的超“雙疏”性能，水的CA超過(guò)160℃，表面能為31mN/m的植物油的CA超過(guò)156℃，表面能為27.5mN/m的十六烷的CA超過(guò)150℃。將處理后的紡織品經(jīng)過(guò)超2000次的重復(fù)磨損測(cè)試和超200次的標(biāo)準(zhǔn)洗滌，仍能保持超“雙疏”性能。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，本發(fā)明涂料處理后的紡織品表面在酸（pH<4）和堿（pH>10）溶液的侵蝕下，仍能疏水疏油防污；對(duì)于表面能大于22 mN/m的流體，接觸角高于150°，滾動(dòng)角小于20°，對(duì)于表面能小于22 mN/m的流體，接觸角大于120°。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例子，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。