基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用

摘要

本发明属于涂料与涂装技术领域，具体涉及一种基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用。包括以下步骤：(1)15‑30％环氧树脂粘合剂的配制；(2)2‑4％环氧树脂粘合剂的配制；(3)Poss/有机硅溶液的配制；(4)在玻璃上的应用：S1、取表面整洁的玻璃片，刷涂KH550；S2、涂刷15‑30％环氧树脂粘合剂；S3、用微米级筛网将纳米橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上，烘干；S4、涂刷2‑4％环氧树脂粘合剂，烘干；S5、浸润Poss/有机硅溶液，烘干；S6、使用乙酸乙酯洗涤，烘干。本发明用于玻璃上，制得兼有疏水性和耐磨性的超疏水玻璃，工艺简单，成本低，适于工业化生产，性价比高。

权利要求

1.一种基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：包括以下步骤：

（1）15‑30%环氧树脂粘合剂的配制：

将1.5‑3质量份的环氧树脂加入至7‑8.5质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，得溶液A；

将1.5‑3质量份的加成型液体硅橡胶、7‑8.5质量份的乙酸乙酯和0.136‑0.273份四乙烯五胺加入溶液A中，搅拌溶解后，倒入试剂瓶中备用；

（2）2‑4%环氧树脂粘合剂的配制：

将2‑4质量份的环氧树脂和0.181‑0.363质量份的四乙烯五胺加入至96‑98质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，装入试剂瓶中备用；

（3）Poss/有机硅溶液的配制：

称取Poss和加成型液体硅橡胶，加入四乙烯五胺和乙酸乙酯，搅拌至溶解；

（4）在玻璃上的应用：

S1、取表面整洁的玻璃片，刷涂KH550；

S2、涂刷15‑30%环氧树脂粘合剂；

S3、用微米级筛网将纳米橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上，烘干；

S4、涂刷2‑4%环氧树脂粘合剂，烘干；

S5、浸润Poss/有机硅溶液，烘干；

S6、使用乙酸乙酯洗涤，烘干。

2.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤（3）中，Poss与加成型液体硅橡胶的质量比为1.5‑4:1。

3.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤（3）中，四乙烯五胺的用量为0.09‑0.18质量份，乙酸乙酯的用量为

12‑20质量份。

4.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S1中，KH550的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

5.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S2中，15‑30%环氧树脂粘合剂的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

6.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S3中，纳米橡胶粉末的覆盖厚度为0.2‑0.4mm。

7.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S4中，2‑4%环氧树脂粘合剂的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

8.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S5中，浸润Poss/有机硅溶液的条件为：常温40‑60分钟。

9.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S6中，使用乙酸乙酯洗涤的时间为40‑60分钟。

10.根据权利要求1所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，其特征在于：步骤S3‑S6中，烘干条件为：50‑60℃，3‑5小时。

说明书

基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的

应用

技术领域

[0001] 本发明属于涂料与涂装技术领域，具体涉及一种基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用。

背景技术

[0002] 超疏水材料是一种新型材料，涉及生物、物理、化学以及材料等多学科交叉的前沿技术。其起源于仿生技术，主要模拟荷叶等很多植物表面的疏水性能。超疏水材料具有防水、防雾、抗氧化、防污染等优异特性。正是因为超疏水材料具有这些优异的性能使得其在很多领域中有广泛的应用，如能源、仿生技术、纳米技术、电子计算机等众多领域。但是超疏水材料的制备方法大多工艺复杂，成本高，不能实现工业化生产，并存在易老化，耐磨性差，使用寿命短等种种问题。比如等离子体/激光刻蚀技术、模板技术、电化学技术、化学气相沉积等技术都需要复杂的制备工艺和昂贵的原料与仪器，并且得出的超疏水涂层并不具备很强的耐磨性。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，该涂层用于玻璃上制得兼有疏水性和耐磨性的超疏水玻璃，工艺简单，成本低，适于工业化生产，性价比高。

[0004] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0005] 所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，包括以下步骤：

[0006] (1)15‑30％环氧树脂粘合剂的配制：

[0007] 将1.5‑3质量份的环氧树脂加入至7‑8.5质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，得溶液A；

[0008] 将1.5‑3质量份的加成型液体硅橡胶、7‑8.5质量份的乙酸乙酯和0.136‑0.273份四乙烯五胺加入溶液A中，搅拌溶解后，倒入试剂瓶中备用；

[0009] (2)2‑4％环氧树脂粘合剂的配制：

[0010] 将2‑4质量份的环氧树脂和0.181‑0.363质量份的四乙烯五胺加入至96‑98质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，装入试剂瓶中备用；

[0011] (3)Poss/有机硅溶液的配制：

[0012] 基于相分离原理，用不同浓度配比来制备互穿网络结构。称取Poss和加成型液体硅橡胶，加入四乙烯五胺和乙酸乙酯，搅拌至溶解；

[0013] (4)在玻璃上的应用：

[0014] S1、取表面整洁的玻璃片，刷涂KH550；

[0015] S2、涂刷15‑30％环氧树脂粘合剂；

[0016] S3、用微米级筛网将纳米橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上，烘干；

[0017] S4、涂刷2‑4％环氧树脂粘合剂，烘干；

[0018] S5、浸润Poss/有机硅溶液，烘干；

[0019] S6、使用乙酸乙酯洗涤，烘干。

[0020] 本发明中，四乙烯五胺为固化剂，乙烯基硅油为发泡剂，Poss为增韧剂。

[0021] 优选地，步骤(1)中，环氧树脂粘合剂为20％环氧树脂粘合剂，配制方法为：称取2质量份的环氧树脂，称取8质量份的乙酸乙酯溶液，加入磁子，剧烈搅拌至完全溶解；称取2质量份的加成型液体硅橡胶，8质量份的乙酸乙酯，称取0.18质量份四乙烯五胺，加入盛有环氧树脂的烧杯中，开启磁力搅拌器，剧烈搅拌，待充分溶解后倒入试剂瓶中备用。

[0022] 优选地，步骤(2)中，环氧树脂粘合剂为3％环氧树脂粘合剂，配制方法为：称取3质量份的环氧树脂，再加入0.273质量份的四乙烯五胺，称取97质量份的乙酸乙酯加入，搅拌至环氧树脂全部溶解，装入试剂瓶中备用。

[0023] 步骤(3)中，Poss与加成型液体硅橡胶的质量比为1.5‑4:1。Poss和加成型液体硅橡胶的配比不同，其疏水性和耐磨性也不同，配比在3/2时最佳。采用相分离法，以Poss/有机硅为低表面能物质涂敷于粉体橡胶之上可以制备出兼有耐磨性和超疏水性的超疏水涂层。

[0024] 步骤(3)中，四乙烯五胺的用量为0.09‑0.18质量份，乙酸乙酯的用量为12‑20质量份。

[0025] 步骤S1中，KH550的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

[0026] 步骤S2中，15‑30％环氧树脂粘合剂的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

[0027] 步骤S3中，纳米橡胶粉末的覆盖厚度为0.2‑0.4mm。纳米橡胶粉末具有很高的弹性和耐磨性，以此为基材制备超疏水表面将会具有优良的耐磨性。

[0028] 步骤S4中，2‑4％环氧树脂粘合剂的刷涂厚度为0.1‑0.3mm。

[0029] 步骤S5中，浸润Poss/有机硅溶液的条件为：常温40‑60分钟。

[0030] 步骤S6中，使用乙酸乙酯洗涤的时间为40‑60分钟。

[0031] 步骤S3‑S6中，烘干条件为：50‑60℃，3‑5小时。

[0032] 优选地，本发明所述的基于Poss杂化分子/有机硅的高耐磨超疏水涂层在玻璃上的应用，包括以下步骤：

[0033] (1)20％环氧树脂粘合剂的配制：

[0034] 将2质量份的环氧树脂加入至8质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，得溶液A；

[0035] 将2质量份的加成型液体硅橡胶、8质量份的乙酸乙酯和0.18质量份四乙烯五胺加入溶液A中，搅拌溶解后，倒入试剂瓶中备用；

[0036] (2)3％环氧树脂粘合剂的配制：

[0037] 将3质量份的环氧树脂和0.273质量份的四乙烯五胺加入至97质量份的乙酸乙酯中，搅拌至溶解，装入试剂瓶中备用；

[0038] (3)Poss/有机硅溶液的配制：

[0039] 称取Poss和加成型液体硅橡胶，加入四乙烯五胺和乙酸乙酯，搅拌至溶解；

[0040] (4)在玻璃上的应用：

[0041] S1、取表面整洁的玻璃片，首先刷涂一层KH550；

[0042] S2、涂刷20％环氧树脂粘合剂；

[0043] S3、将纳米橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上，烘干；

[0044] S4、涂刷3％环氧树脂粘合剂，烘干；

[0045] S5、浸润Poss/有机硅溶液，烘干；

[0046] S6、使用乙酸乙酯洗涤，烘干。

[0047] 本发明的超疏水涂层主要应用于玻璃基材上，具有良好的耐磨性和疏水性，标准落砂实验中，落砂4000g仍能保持超疏水性能。

[0048] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

[0049] 1、本发明通过比对Poss和有机硅的比例得出最佳的配方，实现了人造疏水结构与Poss/有机硅的低表面能相结合，得出了兼有疏水性和耐磨性的超疏水玻璃，成本较低，工艺简单，可用于日常生活、交通、建筑和军事装备等众多领域。

[0050] 2、本发明制备的超疏水玻璃表面接触角达150°以上，滚动角低于10°。经过加工得到的超疏水玻璃具有很高的使用价值和商业价值。

附图说明

[0051] 图1‑1是实施例1配比得出的未摩擦样品，其显示的接触角图片；

[0052] 图1‑2是实施例1配比得出的未摩擦样品，其显示的滚动角图片；

[0053] 图1‑3是实施例1配比得出的样品，其通过4000g落砂实验后显示的接触角图片；

[0054] 图1‑4是实施例1配比得出的样品，其通过4000g落砂试验后显示的滚动角图片；

[0055] 图2‑1是实施例2配比得出的未摩擦样品，其显示的接触角图片；

[0056] 图2‑2是实施例2配比得出的未摩擦样品，其显示的滚动角图片；

[0057] 图2‑3是实施例2配比得出的样品，其通过4000g落砂实验后显示的接触角图片；

[0058] 图2‑4是实施例2配比得出的样品，其通过4000g落砂试验后显示的滚动角图片；

[0059] 图3‑1是实施例3配比得出的未摩擦样品，其显示的接触角图片；

[0060] 图3‑2是实施例3配比得出的未摩擦样品，其显示的滚动角图片；

[0061] 图3‑3是实施例3配比得出的样品，其通过4000g落砂实验后显示的接触角图片；

[0062] 图3‑4是实施例3配比得出的样品，其通过4000g落砂试验后显示的滚动角图片；

[0063] 图4‑1是实施例4配比得出的未摩擦样品，其显示的接触角图片；

[0064] 图4‑2是实施例4配比得出的未摩擦样品，其显示的滚动角图片；

[0065] 图4‑3是实施例4配比得出的样品，其通过4000g落砂实验后显示的接触角图片；

[0066] 图4‑4是实施例4配比得出的样品，其通过4000g落砂试验后显示的滚动角图片。

具体实施方式

[0067] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

[0068] 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、试验方法、测试方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。以下实施例所给出的数据包括具体操作和反应条件及产物。

[0069] 实施例1

[0070] (1)制备20％环氧树脂粘合剂，称取2质量份的环氧树脂，称取8质量份的乙酸乙酯溶液，加入磁子，剧烈搅拌至完全溶解，称取2质量份的加成型液体硅橡胶，8质量份的乙酸乙酯，称取0.18质量份四乙烯五胺，加入盛有环氧树脂的烧杯中，开启磁力搅拌器，剧烈搅拌，完全溶解；

[0071] (2)取玻璃片刷涂上KH550厚度为0.2mm，再刷涂上20％环氧树脂粘合剂厚度为0.2mm，用微米级筛网将橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上厚度为0.3mm，置于干燥箱恒温60℃加热4小时；

[0072] (3)配置3％环氧树脂粘合剂，称取3质量份的环氧树脂，再加入0.273质量份的四乙烯五胺，称取97质量份的乙酸乙酯加入，搅拌至环氧树脂全部溶解；

[0073] (4)取出玻璃片，将3％粘合剂刷涂于玻璃片上厚度为0.2mm，置于干燥箱恒温60℃干燥4小时；

[0074] (5)取2质量份的Poss和1质量份的加成型液体硅橡胶，再加入12质量份乙酸乙酯，0.09质量份固化剂四乙烯五胺，充分溶解，将已干燥的玻璃片浸润在Poss/有机硅溶液中15分钟，取出后50℃恒温加热固化4小时；

[0075] (6)取出玻璃片用乙酸乙酯洗涤50分钟，后恒温50℃干燥4小时；

[0076] (7)得出具有优异性能的超疏水玻璃片。其接触角可达152.26°，滚动角可达7.5°；

[0077] (8)将玻璃片用4000g落砂处理后，其接触角为150.68°，滚动角为8.2°。

[0078] 实施例2

[0079] (1)制备15％环氧树脂粘合剂，称取1.5质量份的环氧树脂，称取8.5质量份的乙酸乙酯溶液，加入磁子，剧烈搅拌至完全溶解，称取2质量份的加成型液体硅橡胶，8质量份的乙酸乙酯，称取0.18质量份四乙烯五胺，加入盛有环氧树脂的烧杯中，开启磁力搅拌器，剧烈搅拌，完全溶解；

[0080] (2)取玻璃片刷涂上KH550厚度为0.2mm，再刷涂上15％环氧树脂粘合剂厚度为0.2mm，用微米级筛网将橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上厚度为0.3mm，置于干燥箱恒温60℃加热4小时；

[0081] (3)配置4％环氧树脂粘合剂，称取4质量份的环氧树脂，再加入0.273质量份的四乙烯五胺，称取96质量份的乙酸乙酯加入，搅拌至环氧树脂全部溶解；

[0082] (4)取出玻璃片，将4％粘合剂刷涂于玻璃片上厚度为0.2mm，置于干燥箱恒温60℃干燥4小时；

[0083] (5)取3质量份的Poss和2质量份的加成型液体硅橡胶，再加入20质量份乙酸乙酯，0.18质量份固化剂四乙烯五胺，充分溶解，将已干燥的玻璃片浸润在Poss/有机硅溶液中15分钟，取出后50℃恒温加热固化4小时；

[0084] (6)取出玻璃片用乙酸乙酯洗涤50分钟，后恒温50℃干燥4小时；

[0085] (7)得出具有优异性能的超疏水玻璃片。其接触角可达156.36°，滚动角可达7.2°；

[0086] (8)将玻璃片用4000g落砂处理后，其接触角为152.26°，滚动角为7.9°。

[0087] 实施例3

[0088] (1)制备30％环氧树脂粘合剂，称取3质量份的环氧树脂，称取7质量份的乙酸乙酯溶液，加入磁子，剧烈搅拌至完全溶解，称取2质量份的加成型液体硅橡胶，8质量份的乙酸乙酯，称取0.18质量份四乙烯五胺，加入盛有环氧树脂的烧杯中，开启磁力搅拌器，剧烈搅拌，完全溶解；

[0089] (2)取玻璃片刷涂上KH550厚度为0.2mm，再刷涂上30％环氧树脂粘合剂厚度为0.2mm，用微米级筛网将橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上厚度为0.3mm，置于干燥箱恒温60℃加热4小时；

[0090] (3)配置2％环氧树脂粘合剂，称取2质量份的环氧树脂，再加入0.273质量份的四乙烯五胺，称取98质量份的乙酸乙酯加入，搅拌至环氧树脂全部溶解；

[0091] (4)取出玻璃片，将2％粘合剂刷涂于玻璃片上厚度为0.2mm，置于干燥箱恒温60℃干燥4小时；

[0092] (5)取3质量份的Poss和1质量份的加成型液体硅橡胶，再加入16质量份乙酸乙酯，0.09质量份固化剂四乙烯五胺，充分溶解，将已干燥的玻璃片浸润在Poss/有机硅溶液中15分钟，取出后50℃恒温加热固化4小时；

[0093] (6)取出玻璃片用乙酸乙酯洗涤50分钟，后恒温50℃干燥4小时；

[0094] (7)得出具有优异性能的超疏水玻璃片。其接触角可达151.34°，滚动角可达8.0°；

[0095] (8)将玻璃片用4000g落砂处理后，其接触角为150.01°，滚动角为8.6°。

[0096] 实施例4

[0097] (1)制备30％环氧树脂粘合剂，称取3质量份的环氧树脂，称取7质量份的乙酸乙酯溶液，加入磁子，剧烈搅拌至完全溶解，称取2质量份的加成型液体硅橡胶，8质量份的乙酸乙酯，称取0.18质量份四乙烯五胺，加入盛有环氧树脂的烧杯中，开启磁力搅拌器，剧烈搅拌，完全溶解；

[0098] (2)取玻璃片刷涂上KH550厚度为0.2mm，再刷涂上30％环氧树脂粘合厚度为0.2mm剂，用微米级筛网将橡胶粉末均匀覆盖在玻璃片上厚度为0.3mm，置于干燥箱恒温60℃加热4小时；

[0099] (3)配置2％环氧树脂粘合剂，称取2质量份的环氧树脂，再加入0.273质量份的四乙烯五胺，称取98质量份的乙酸乙酯加入，搅拌至环氧树脂全部溶解；

[0100] (4)取出玻璃片，将2％粘合剂刷涂于玻璃片上厚度为0.2mm，置于干燥箱恒温60℃干燥4小时；

[0101] (5)取4质量份的Poss和1质量份的加成型液体硅橡胶，再加入20质量份乙酸乙酯，0.09质量份固化剂四乙烯五胺，充分溶解，将已干燥的玻璃片浸润在Poss/有机硅溶液中15分钟，取出后50℃恒温加热固化4小时；

[0102] (6)取出玻璃片用乙酸乙酯洗涤50分钟，后恒温50℃干燥4小时；

[0103] (7)得出具有优异性能的超疏水玻璃片。其接触角可达148.37°，滚动角可达8.3°；

[0104] (8)将玻璃片用4000g落砂处理后，其接触角为146.21°，滚动角为9.1°。