一种超疏水疏油涂料溶液及其制备方法和应用

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超疏水疏油涂料溶液及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，超疏水材料已在脱模剂、汽车制造业、服装业等多个工业领域广泛应用。超疏水材料中最常用作添加剂的含硅/氟元素的化合物，通常具有耐热、耐腐蚀、憎水憎油、低摩擦系数等多种优异性能。但含氟化合物的制备一般需要较为苛刻的生产条件导致含氟原料成本居高不下，且含氟材料作为直接与人体接触的食品药品用接触层材料时具有潜在的致癌风险，因此限制了其在食品药品包装以及医用包装领域的应用。相对而言，含硅疏水材料的价格低于含氟材料、生物相容性好，但其仍然存在原料成本较高的问题，若能在保持疏水材料疏水性能的同时降低含硅材料的添加量，将有效的降低疏水材料的成本。
3.轻质碳酸钙是一种来源广泛价格适中的材料，常被用作橡胶、纸张添加剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、乳牛饲料填加剂，也可用作牙粉、牙膏及其它化妆品的原料，安全性高，但其不具有超疏水材料要求的低表面能，粉体易聚集无法超疏水。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，该方法采用金属皂对金属碳酸盐尤其是轻质碳酸钙进行改性，使其具有超疏性，可降低价格较贵的超疏水材料纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到超疏水、疏油的效果。
5.本发明的目的还在于提供一种采用上述方法制成的超疏水疏油涂料溶液。
6.本发明的最后一个目的在于提供上述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层的应用。
7.本发明的上述第一个目的通过以下技术方案来实现：一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)金属皂的制备
9.取金属碳酸盐母颗粒溶于水中，在水浴中混匀形成均匀的金属碳酸盐悬浊液；
10.取金属氢氧化物加入水中制成碱性溶液；
11.取脂肪酸和/或树脂酸加入碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌，抽滤，将抽滤后产品烘干研磨至粉末状，得金属皂；
12.(2)超疏水疏油涂料溶液的制备
13.在溶剂中加入金属皂和金属碳酸盐，在室温下混合搅拌后加入疏水纳米二氧化硅继续搅拌分散，即得到超疏水疏油涂料溶液。
14.在该超疏水疏油涂料溶液的制备方法中：
15.优选的，步骤(1)中所述金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁和碳酸钡中的一种或几种。
16.在制备超疏水涂料溶液中，碳酸钙是一种常用的金属碳酸盐，因为它的价格相对
较低，易于获得。碳酸钡和碳酸镁等金属碳酸盐也可以用于制备超疏水涂料溶液，并且具有一定的降低成本的功效。一些研究表明，碳酸镁具有较好的超疏水性能，比碳酸钙更具有抗污染性能，但是其价格相对较高。碳酸钡在一些情况下也具有较好的超疏水性能，但是由于其毒性较大，使用时需要注意安全性。所以，从成本和安全因素考虑，采用的金属碳酸盐是碳酸钙可能是更好的选择。
17.因此，考虑到对人体的安全性、环境负荷、获取成本等，更佳的，步骤(1)中所述金属碳酸盐为碳酸钙。
18.优选的，步骤(1)中置于80℃恒温水浴锅搅拌混匀形成均匀的金属碳酸盐悬浊液。
19.优选的，步骤(1)中所述金属氢氧化物中的金属为k、na、ag、al、ba、ca、cu、fe、mg、mn、pb、sn、sr和zn中的一种或几种。
20.由于使用na和k时制备出的金属皂具有良好的水溶性，因此更佳的，步骤(1)中所述金属氢氧化物中的金属为k和/或na。
21.优选的，步骤(1)中所述脂肪酸为碳个数在8个以上的脂肪酸以显示良好的疏水性，所述脂肪酸为饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸，所述饱和脂肪酸为辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和海藻酸中的一种或两种以上的混合物，所述不饱和脂肪酸为油酸、亚麻酸、亚油酸、花生四烯酸和蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物。
22.优选的，步骤(1)中所述树脂酸为枞酸、海松酸、对苯甲酸和新枞酸中的一种或两种以上的混合物。
23.优选的，步骤(1)中所述脂肪酸和/或树脂酸与所述金属氢氧化物、金属碳酸盐的质量份配比为0.1～1：0.1～1：5～20，其中金属碳酸盐悬浊液中金属碳酸盐与水的用量关系为5～20g：80～95ml，碱性溶液中金属氢氧化物与水的用量关系为0.1～1g：10ml。
24.优选的，步骤(1)中取脂肪酸和/或树脂酸加入到碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌1～2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于102～110℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即得金属皂。
25.优选的，步骤(2)中所述溶剂为乙醇、异丙醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯中的一种或两种以上的混合物。
26.优选的，步骤(2)中所述溶剂、金属皂、金属碳酸盐和疏水纳米二氧化硅的用量关系为10ml：1～3g：10g：0.02～0.15g。
27.优选的，步骤(2)中在室温下混合搅拌30～60min后加入疏水纳米二氧化硅继续搅拌分散。
28.优选的，步骤(2)中所述疏水纳米二氧化硅的粒径范围为30～120nm。
29.本发明中的超疏水疏油涂料溶液采用金属碳酸盐颗粒作为母颗粒，疏水纳米二氧化硅作为子颗粒，用脂肪酸和/或树脂酸与金属氢氧化物和金属碳酸盐悬浮液反应制备金属皂，再用金属皂对金属碳酸盐母颗粒进行湿表面处理，处理后向其加入子颗粒疏水纳米二氧化硅，经搅拌分散，制备得到分散均匀的悬浮液，即为超疏水疏油涂料溶液。
30.该方法采用金属皂对金属碳酸盐尤其是轻质碳酸钙进行改性，使其具有超疏性，可降低价格较贵的超疏水材料纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到超疏水的效果。
31.本发明的上述第二个目的通过以下技术方案来实现：一种超疏水疏油涂料溶液，
采用上述方法制成。
32.本发明的上述最后一个目的通过以下技术方案来实现：上述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层中的应用。
33.优选的，所述基材为载玻片、滤纸、pp膜和pe膜中的一种或几种。
34.将不同基材浸渍在超疏水疏油涂料溶液中，浸渍后干燥固化，形成超疏水疏油涂层。所制得的涂层具有疏水性、低粘附性、自清洁性、耐磨性等性能。
35.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
36.(1)本发明通过在涂层材料中加入由金属碳酸盐尤其是轻质碳酸钙与碱性物质、脂肪酸和/或树脂酸反应，改性得到的金属皂，降低了价格较贵的纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到了超疏水疏油的效果；
37.(2)采用本发明中的低成本高功效超疏水疏油涂料溶液制成的涂层，具有优良的疏水疏油性、低粘附性、自清洁性和不易剥离性等性能；
38.(3)本发明中涂层材料的主要成分金属碳酸盐尤其是轻质碳酸钙和二氧化硅均具有良好的生物相容性，与传统的疏水疏油涂层用到的含氟化合物相比，不仅成本更低，同时更具有安全性，拓宽了该涂层材料在食品药品包装材料及医用材料中的应用范围。
附图说明
39.图1为实施例1-9制备的超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)，例1-9分别代表实施例1-9；
40.图2为实施例1-9制备的超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图；
41.图3为实施例1-9制备的超疏水疏油涂层的油接触角数据图；
42.图4为实施例6制备的超疏水疏油涂层在不同基材上的静态水接触角图。
具体实施方式
43.下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
44.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
45.本发明对低成本高功效的超疏水疏油涂层的润湿性、附着力、自清洁性和粘附性进行测试，其方法如下：
46.(1)润湿性
47.本发明采用jc2000c1接触角测量仪测定润湿性：将5μl超纯水/乙二醇滴到样品表面，待30s稳定后进行测定。平行测试5个不同位置，结果取平均值。当静态水接触角大于150
°
，为超疏水表面；当以乙二醇为油介质，其接触角大于150
°
，(以下简称为油接触角)为超疏油表面。
48.(2)表面自由能的测定
49.为研究样品表面的润湿性变化情况，常采用owens二液法来测定和计算样品的表面自由能，表面自由能的测定需要采用两种不同极性的液体或极性相差较大的液体。本专
利以水和乙二醇为模型液体，二者的表面自由能、极性力和分散力如下表所示，测试并按照公式(1)计算超疏水疏油涂层的表面张力。
[0050][0051]
其中θ是实验测量的模型液滴与研究的固体表面之间的接触角；γ
l
和γs分别是被测液体和被研究材料的总表面张力；γ
lp
和γ
ld
是被测液体的极性和色散表面张力；γ
sp
和γ
sd
是研究材料的极性和色散表面张力。再由表面张力γs和液滴半径r，采用公式(2)计算出表面自由能。
[0052]
e＝4πr2γsꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0053]
(3)附着力：使用3m600#测试胶带测定。
[0054]
(4)自清洁性和粘附性
[0055]
先将待测涂层倾斜一个≤10
°
的角度，并在其表面随机撒上碳粉，以此来模拟灰尘等污染物，然后在距离样品一定高度滴落水滴，观察水滴是否能够带着灰尘一起从涂层表面上滚落，观察涂层表面的碳粉残留情况。若表面无残留物，说明对应的涂层表面具有自清洁功能。同时也可进一步判断出涂层的粘附性。
[0056]
实施例1
[0057]
(1)金属皂的制备：
[0058]
按重量份计，取20g碳酸镁母颗粒溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0059]
依次加入氢氧化钙0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0060]
加入棕榈酸0.2g、硬脂酸0.1g、辛酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到碳酸镁悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0061]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙醇溶液中加入金属皂1g和碳酸镁10g，在室温下混合搅拌60分钟后加入30nm疏水纳米二氧化硅0.1g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0062]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0063]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0064]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0065]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0066]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0067]
实施例2
[0068]
(1)金属皂的制备：
[0069]
取20g碳酸钡母颗粒溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0070]
依次加入氢氧化锌0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0071]
加入油酸0.2g、亚麻酸0.1g、蓖麻油酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到碳酸钡悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘
箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0072]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml异丙醇溶液中加入金属皂1g和碳酸钡10g，在室温下混合搅拌60分钟后加入50nm疏水纳米二氧化硅0.1g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0073]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0074]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0075]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0076]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0077]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0078]
实施例3
[0079]
(1)金属皂的制备：
[0080]
取20g碳酸钙母颗粒溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0081]
依次加入氢氧化铜0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0082]
加入对苯甲酸0.2g、枞酸0.1g、海松酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0083]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙酸甲酯溶液中加入金属皂1.5g和碳酸钙10g，在室温下混合搅拌60分钟后加入80nm疏水纳米二氧化硅0.1g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0084]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0085]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0086]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0087]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0088]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0089]
实施例4
[0090]
(1)金属皂的制备：
[0091]
取15g碳酸钙、5g碳酸镁复合溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0092]
依次加入氢氧化铝0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0093]
加入棕榈酸0.2g、肉豆蔻酸0.1g、新枞酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0094]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙酸乙酯溶液中加入金属皂2g和碳酸钙5g、碳酸镁5g，在室温下混合搅拌60分钟后加入100nm疏水纳米二氧化硅0.1g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0095]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏
水疏油涂层。
[0096]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0097]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0098]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0099]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0100]
实施例5
[0101]
(1)金属皂的制备：
[0102]
取15g的碳酸钙、5g碳酸钡复合溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0103]
依次加入氢氧化钾0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0104]
加入亚麻酸0.2g、花生四烯酸0.1g、对苯甲酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0105]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙酸丙酯溶液中加入金属皂3g和碳酸钙盐5g、碳酸钡5g，在室温下混合搅拌60分钟后加入120nm疏水纳米二氧化硅0.1g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0106]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0107]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0108]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0109]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0110]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0111]
实施例6
[0112]
(1)金属皂的制备：
[0113]
取20g的碳酸钙母颗粒溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0114]
依次加入氢氧化钠0.2g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0115]
加入硬脂酸0.2g、蓖麻油酸0.1g、对苯甲酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0116]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙酸乙酯溶液中加入金属皂3g和碳酸钙10g，在室温下混合搅拌60分钟后加入80nm疏水纳米二氧化硅0.15g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0117]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，同时也使用了滤纸、pp膜、pe膜等不同基材浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0118]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1和表2。
[0119]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0120]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0121]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0122]
制备的超疏水疏油涂层在不同基材上的静态水接触角图如图4所示。
[0123]
实施例7
[0124]
(1)金属皂的制备：
[0125]
取20g碳酸钙溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0126]
依次加入氢氧化钾0.2g至10ml水溶液中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0127]
加入月桂酸0.1g、海藻酸0.1g、花生四烯酸0.1g、海松酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0128]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙醇溶液中加入金属皂3g和碳酸钙10g，在室温下混合搅拌60分钟后加入120nm疏水纳米二氧化硅0.15g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0129]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0130]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0131]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0132]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0133]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0134]
实施例8
[0135]
(1)金属皂的制备：
[0136]
取10g的碳酸钙、5g的碳酸镁、5g的碳酸钡溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成均匀悬浊液；
[0137]
依次加入氢氧化钠0.1g、氢氧化钾0.1g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0138]
加入肉豆蔻酸0.1g、油酸0.1g、蓖麻油酸0.1g、枞酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0139]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙酸乙酯溶液中加入金属皂3g和碳酸钙4g、碳酸镁3g、碳酸钡3g，在室温下混合搅拌60分钟后加入80nm疏水纳米二氧化硅0.12g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0140]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0141]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0142]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0143]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0144]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0145]
实施例9
[0146]
(1)金属皂的制备：
[0147]
取10g的碳酸镁、10g的碳酸钡溶于80ml水，放入到80℃恒温水浴锅中搅拌至形成
均匀悬浊液；
[0148]
依次加入氢氧化钠0.1g、氢氧化钾0.05g、氢氧化铝0.05g至10ml水中溶解配置碱性溶液，待其全部溶解；
[0149]
加入辛酸0.1g、油酸0.1g、对苯甲酸0.1g、新枞酸0.1g至碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌2h，真空抽滤，将抽滤后的产品转移到干净的坩埚中，于105℃烘箱中烘干并研磨为粉末状，即为金属皂；
[0150]
(2)超疏水疏油涂料溶液的制备：在10ml乙醇溶液中加入金属皂3g和碳酸镁5g、碳酸钡5g，在室温下混合搅拌60分钟后加入120nm疏水纳米二氧化硅0.12g继续搅拌分散，得到超疏水疏油涂料溶液。
[0151]
以载玻片为基材，将其浸渍涂布于该超疏水疏油涂料溶液，待其干燥后形成超疏水疏油涂层。
[0152]
干燥后，按照相应的测试方法测试润湿性、粘附性、自清洁性。测试结果见表1。
[0153]
超疏水疏油涂层的水滴落图(以载玻片为基材)如图1所示。
[0154]
超疏水疏油涂层的静态水接触角数据图如图2所示。
[0155]
超疏水疏油涂层的油接触角数据图如图3所示。
[0156]
表1实施例1～9低成本高功效的超疏水疏油涂层的测试表征结果
[0157]
实施例水接触角/
°
油接触角/
°
表面能/jm-2
附着力粘附性自清洁性1150.49150.220.3575涂层不脱落低强2150.71150.820.3649涂层不脱落低强3150.92151.470.3780涂层不脱落低强4151.71151.980.3262涂层不脱落低强5153.14152.990.2137涂层不脱落低强6157.14155.540.1130涂层不脱落低强7156.04154.040.1351涂层不脱落低强8152.27152.200.2873涂层不脱落低强9151.51151.540.3239涂层不脱落低强
[0158]
超疏水疏油涂层表面能越低越好，因为表面能越低，涂层表面与水接触的接触角就越大，从而形成更好的超疏水效果。通常情况下，表面能越低，涂层表面越难被液体湿润，从而形成更高的接触角和更好的超疏水效果。因此，降低超疏水涂层表面能是提高超疏水性能的一种有效方法。
[0159]
从表1可知：本发明的超疏水疏油涂层的静态水接触角、油接触角均大于150
°
，达到超疏水疏油状态。通过附着力、粘附性和自清洁性测试：涂层不脱落，且粘附性低、自清洁性强。
[0160]
根据上面表1以及图1-3可知，效果最佳的是实施例6，较佳的是实施例6-7，但实施例6中，是采用的金属碳酸钙、氢氧化钠以及硬脂酸、蓖麻油酸、对苯甲酸的技术方案，即同时采用脂肪酸和树脂酸制成的金属皂，并采用乙酸乙酯作为溶剂，加入金属皂3g和金属碳酸钙盐，在室温下混合搅拌60分钟后加入80nm疏水纳米二氧化硅0.15g继续搅拌分散，得到超疏水涂料溶液。
[0161]
将实施例6中的超疏水疏油涂料溶液应用于不同的基材表面，结果如表2和图4中
所示。
[0162]
表2实施例6在不同基材表面的性能测试表
[0163] 载玻片滤纸pe膜pp膜水接触角157.14
°
154.04
°
152.06
°
152.82
°
油接触角155.54
°
153.12
°
150.12
°
150.84
°
粘附性低低低低附着力涂层不脱落涂层不脱落涂层不脱落涂层不脱落自清洁性强强强强性质超疏水疏油超疏水疏油超疏水疏油超疏水疏油
[0164]
从表2和图4中可以看出，本发明中超疏水疏油涂料溶液应用于不同的基材表面，水接触角和油接触角均大于150
°
，达到超疏水疏油状态，通过粘附性、附着力和自清洁性测试发现，粘附性低，涂层不脱落，且自清洁性强。
[0165]
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)金属皂的制备取金属碳酸盐母颗粒溶于水中，在水浴中混匀形成均匀的金属碳酸盐悬浊液；取金属氢氧化物加入水中制成碱性溶液；取脂肪酸和/或树脂酸加入碱性溶液中，加热溶解后加入到金属碳酸盐悬浊液中，继续加热搅拌，抽滤，将抽滤后产品烘干研磨至粉末状，得金属皂；(2)超疏水疏油涂料溶液的制备在溶剂中加入金属皂和金属碳酸盐，在室温下混合搅拌后加入疏水纳米二氧化硅继续搅拌分散，即得到超疏水疏油涂料溶液。2.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述金属碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁和碳酸钡中的一种或几种；步骤(1)中所述金属氢氧化物中的金属为k、na、ag、al、ba、ca、cu、fe、mg、mn、pb、sn、sr和zn中的一种或几种。3.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述脂肪酸为碳个数在8个以上的脂肪酸，所述脂肪酸为饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸，所述饱和脂肪酸为辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和海藻酸中的一种或两种以上的混合物，所述不饱和脂肪酸为油酸、亚麻酸、亚油酸、花生四烯酸和蓖麻油酸中的一种或两种以上的混合物；步骤(1)中所述树脂酸为枞酸、海松酸、对苯甲酸和新枞酸中的一种或两种以上的混合物。4.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述脂肪酸和/或树脂酸与所述金属氢氧化物、金属碳酸盐的质量份配比为0.1～1：0.1～1：5～20，其中金属碳酸盐悬浊液中金属碳酸盐与水的用量关系为5～20g：80～95ml，碱性溶液中金属氢氧化物与水的用量关系为0.1～1g：10ml。5.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(2)中所述溶剂为乙醇、异丙醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯中的一种或两种以上的混合物。6.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(2)中所述溶剂、金属皂、金属碳酸盐和疏水纳米二氧化硅的用量关系为10ml：1～3g：10g：0.02～0.15g。7.根据权利要求1所述超疏水疏油涂料溶液的制备方法，其特征是：步骤(2)中在室温下混合搅拌30～60min后加入疏水纳米二氧化硅继续搅拌分散；步骤(2)中所述疏水纳米二氧化硅的粒径范围为30～120nm。8.一种超疏水疏油涂料溶液，其特征是：采用权利要求1-7任一项所述方法制成。9.权利要求8所述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征是：所述基材为载玻片、滤纸、pp膜和pe膜中的一种或几种。

技术总结
本发明公开了一种超疏水疏油涂料溶液的制备方法，用脂肪酸和/或树脂酸与金属氢氧化物和金属碳酸盐悬浮液反应制备金属皂，再用金属皂对金属碳酸盐母颗粒进行湿表面处理，处理后向其加入子颗粒疏水纳米二氧化硅，经搅拌分散，制备得到分散均匀的悬浮液，即为超疏水疏油涂料溶液。将不同基材浸渍在超疏水疏油涂料溶液中，浸渍后干燥固化，形成超疏水疏油涂层。本发明方法降低了价格较贵的纳米二氧化硅的加入量，在大大降低成本的同时达到了超疏水疏油的效果，所制得的涂层具有疏水疏油性、低粘附性、自清洁性和不易剥离性等性能。还公开了采用上述方法制得的超疏水疏油涂料溶液，以及所述超疏水疏油涂料溶液在基材表面制备超疏水疏油涂层中的应用。水疏油涂层中的应用。


技术研发人员：肖乃玉 李娟华 秦岩 王红蕾 罗文翰 陈国健 仲芸芸
受保护的技术使用者：仲恺农业工程学院
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/31