專利名稱：一種不需要全氟化合物或不包含任何氟元素的超疏水氣凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是關(guān)于保護性涂層，并且更具體地是超疏水涂層。
背景技術(shù)：
近些年來，據(jù)估計防務(wù)相關(guān)的腐蝕花費大于美國每年總體防務(wù)開支的大約7%，并 且所估計的腐蝕相關(guān)花費的大約20%包含刮擦和重新油漆鋼鐵結(jié)構(gòu)。由于阻止鋼鐵腐蝕的 花費驚人，開發(fā)優(yōu)于傳統(tǒng)涂料的多功能涂料有巨大的需求。例如，排斥水的超疏水表面的制 備在金屬部件的腐蝕抑制領(lǐng)域，以及在衣物的化學和生物制劑保護領(lǐng)域中，和許多其它應(yīng) 用當中有著巨大的機會。為獲得耐腐蝕材料嘗試了許多不同的辦法。例如，在金屬部件上 形成雙層涂層從而制備出一種耐腐蝕材料。雙層涂層可以包括疏水的底層和疏水或超疏水 的面層，用于阻止水和/或鹽離子穿透涂層的表面。盡管如此，多數(shù)的超疏水涂層含氟，而 氟可能是非環(huán)境友好的并且其制造可能也并非是成本有效的。因此，有必要克服這些及其它現(xiàn)有技術(shù)當中的問題并提供一種堅固并廉價的不含 氟的超疏水涂層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)各種具體實施方案，提供一種制備超疏水涂層的方法。該方法可以包括提 供一種采用第一溶劑、至少一種烷氧基硅烷前體、水和酸形成的超高水含量酸催化聚硅酸 酯凝膠，其中聚硅酸酯凝膠可以包括具有表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔 隙，并且其中流體被置于所述多個孔隙中，該流體包括第一溶劑，烷氧基硅烷酸催化水解的 一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物，和未反應(yīng)的原料。這種方法也可以包括用第二溶劑替代存在于聚硅 酸酯凝膠的多個孔隙當中的第一溶劑，其中第二溶劑是與第一溶劑不混溶的，并且采用硅 烷化試劑對表面官能團衍生從而形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠。此方法可以進一步包括由 表面衍生的聚硅酸酯凝膠在第三溶劑中形成涂料溶液并且施加涂料溶液至基底表面形成 超疏水涂層。依照各種不同的實施方案，提供一種超疏水器件，其包括基底元件和配置到基底 元件表面上的一個或多個超疏水涂層，其中至少一個所述一個或多個超疏水涂層具有至少大約150°的水接觸角和小于大約1°的接觸角滯后。一個或多個超疏水涂層可以包括超 高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，聚硅酸酯凝膠包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的 二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。依照其它實施方案，提供了一種包含表面的制品，其表面包括至少一個區(qū)域，超疏 水涂層置于此至少一個區(qū)域上，其中超疏水涂層可以具有至少大約150°的水接觸角和小 于大約1°的接觸角滯后。超疏水涂層可以包括超高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，聚硅酸酯 凝膠包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。實施方案當中的其它優(yōu)點將在接下來的描述當中被部分地列出，部分地在描述當 中很明顯，或可能在本發(fā)明的實踐當中才體會到。這些優(yōu)點將通過特別是在所附權(quán)利要求 當中所指出的基本要素及組合實現(xiàn)和得到。在前的總體描述和接下來的具體描述應(yīng)當被理解為只是示例性的和說明性的，而 且并不作為對本發(fā)明的限制，如所聲稱的那樣。伴隨的附圖，插入并組成說明書的一部分，與文字描述一起來闡明本發(fā)明的實施 方案，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1表示按照本教導(dǎo)制備超疏水涂層的方法。圖2圖示說明了按照本教導(dǎo)制備的示例的超疏水涂層的部分橫截面。圖3圖示說明了按照本教導(dǎo)制備的示例制品的部分橫截面。實施方案說明本發(fā)明的實施方案將被詳細提及，具體實例如伴隨的附圖中所說明的那樣。只要 有可能的話，對所有附圖，同一標記編號表示相同或類似部件。盡管描述本發(fā)明寬泛范圍中列出的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，但是在特定實施例 當中記載的數(shù)值總是盡可能地準確。任何數(shù)值，固有地包含一定誤差，這些誤差不可避免地 來源于它們各自測試測量當中的標準偏差。此外，這里公開的所有范圍應(yīng)被理解為包含了 任何和所有其中所含的子范圍。例如，范圍“小于10”可以包括介于(和包括)最小值零和 最大值10之間的任何和所有子范圍，即，具有最小值等于或大于零和最大值等于或小于10 的任何和所有子范圍，例如，1-5。在某些情況下，指定作為參數(shù)的數(shù)值可以呈現(xiàn)負值。在這 種情況下，聲明“小于10”范圍內(nèi)的例值可以呈現(xiàn)負值，例如，-1，_2，-3，-10，-20，-30，等。如這里所采用的，“疏水的”和“疏水性”兩個詞指的是具有大約85°或更高的水 接觸角的表面(例如，涂層表面)的可濕性?！俺杷摹焙汀俺杷浴眱蓚€詞指的是具有 大約150°或更高的水接觸角和很低的接觸角滯后(Δ θ = θ Α- θ Β < 1)的表面(例如， 涂層表面)的可濕性。典型地，在疏水表面上，例如，當表面適度傾斜時，2-mm-直徑水滴在 上面而不是流出表面。當表面傾斜的時候，在小滴的下坡面潤濕角會增加，同時在小滴的上 坡面潤濕角會減小。前進的(向下)接觸面由于難以推進到后來增加的固體表面上以及后 退的(向上)接觸面難以放開它的固體表面部分，小滴傾向于保持不動或固定在原地。如 果前進和后退的接觸角之間的差別小于1°，疏水表面描述為具有低接觸角滯后。按照本發(fā)明所教導(dǎo)的各種不同的實施方案，圖1所示為一種用于制備超疏水涂層 的示例性方法100，所述超疏水涂層例如是示于圖2和圖3的示例性超疏水涂層210和310。方法100可以包括提供一種采用第一溶劑、至少一種烷氧基硅烷前體、水和酸形成的超高 水含量酸催化聚硅酸酯凝膠的步驟101，其中聚硅酸酯凝膠可以包括具有表面官能團的二 氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。在各種不同的實施方案中，流體可以被置于多個孔隙 內(nèi)。示例性的流體可以包括，但不限于，第一溶劑，烷氧基硅烷酸催化水解的一種或多種反 應(yīng)產(chǎn)物，和未反應(yīng)的原料，例如烷氧基硅烷前體。在各種不同的實施方案中，烷氧基硅烷前體可以是通式例如為(R1) xSi (OR) 4_x的有 機改性的硅烷單體，其中X可以是1或2，而且R和R1可以相同或不同，并可以包括有機基 團，例如，烷基，烯基，炔基，芳基，或上述組合。烷氧基硅烷前體可以包括一種或多種硅烷化 合物，包括，但不限于，甲基三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，甲 基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，巰丙基三甲氧基硅烷，氯丙基三甲氧基硅烷，溴丙基三甲氧 基硅烷，碘丙基三甲氧基硅烷，和氯甲基三甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷，四甲氧基硅烷，和1， 2-雙(三乙氧基甲硅烷基)乙烷。在一些實施方案當中，第一溶劑可以是任何合適的流體， 例如，甲醇，乙醇，和至少部分與水互溶的任何有機溶劑。在其它實施方案當中，酸可以是任 何合適的酸，例如1. ON鹽酸和任何其它氫離子源。在某些實施方案當中，提供超高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠的步驟101可以包括 使用第一溶劑、至少一種烷氧基硅烷前體、水和酸形成聚硅酸酯凝膠，使得水與烷氧基硅烷 前體的摩爾比率可以在大約10到大約80的范圍內(nèi)，從而得到“超高水含量”的特征。在 一些實施方案當中，水與烷氧基硅烷前體的摩爾比率大于大約80。在各種不同的實施方 案中，聚硅酸酯凝膠可以采用首先將第一溶劑加入到烷氧基硅烷前體中，然后加水和酸形 成反應(yīng)混合物的方法來制備。反應(yīng)混合物然后可以被攪拌并置于大約15°C到大約80°C 的溫度范圍內(nèi)大約1天至大約90天的時間，并且在一些情況下反應(yīng)混合物置于大約40°C 到大約60°C的溫度范圍內(nèi)大約3天至大約10天的時間。當反應(yīng)完成時，聚硅酸酯凝膠可 能會相當堅固并取決于使用第一溶劑的種類可以具有從透明到不透明的外觀。在這個階 段聚硅酸酯凝膠不應(yīng)當是松散的；輕拍反應(yīng)容器的底部應(yīng)該會導(dǎo)致貫穿聚硅酸酯凝膠的 回蕩。過量的水和高含量酸催化劑使得合成的水解部分是主導(dǎo)過程并限制縮合。美國專 利申請公開號 20080113188 和 David J. Kissel 署名的碩士論文 “Mechanical property characterization of sol-gel derived nanomaterials using an acoustic wave technique (利用聲波技術(shù)表征溶膠-凝膠衍生納米材料的機械性能)”，2007年5月，詳細 地介紹了形成二氧化硅凝膠的溶膠-凝膠方法，在此將它公開的全部內(nèi)容以引用的方式引 入。制備超疏水涂層的方法100可以進一步包括102步驟，即以第二溶劑替代聚硅酸 酯凝膠多個孔隙中的流體。在各種實施方案當中，以第二溶劑替代聚硅酸酯凝膠多個孔隙 中的流體的102步驟可以包括破碎超高水含量酸催化的聚硅酸酯凝膠從而形成碎裂的凝 膠并加第二溶劑到碎裂的凝膠當中。與第一溶劑互不相溶的任何合適的溶劑都可以被用作 第二溶劑，例如，己烷。在第二溶劑中碎裂的凝膠可以在大約40°C到大約60°C的溫度范圍 內(nèi)至少保持大約30分鐘以容許溶劑置換。最后過量的第二溶劑和流體可以被從碎裂的凝 膠中移除。這些步驟可以被重復(fù)至少一次，最好重復(fù)三次以使得存在于聚硅酸酯凝膠多個 孔隙中的大多數(shù)流體得到替換?？梢栽趯⒕酃杷狨ツz儲藏于一個低于大約10°C溫度下的 冷藏室中前加入新鮮的第二溶劑。
制備超疏水涂層的方法100可以進一步包括采用一種或多種硅烷化試劑對聚硅 酸酯凝膠表面官能團衍生從而形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠的步驟103。在各種不同的實 施方案中，由于硅烷化反應(yīng)本質(zhì)上是放熱的，衍生聚硅酸酯凝膠表面官能團的步驟103可 以包括逐漸將硅烷化試劑加入到聚硅酸酯凝膠當中。任何合適的硅烷可以被作為硅烷化 試劑使用，例如，三甲基氯硅烷，甲基三氯硅烷，辛基三氯硅烷，六甲基二硅氮烷，以及包含 至少一個疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷。硅烷化反應(yīng)可能會導(dǎo)致溶劑鼓泡，并且一旦鼓泡停 止，聚硅酸酯凝膠可以被儲存在硅烷化試劑中在大約40°C到大約60°C的溫度范圍內(nèi)大約 6小時至大約10小時，以形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠，并且可以將過量的硅烷化試劑除 去。盡管不想受限于任何理論，認為第二溶劑有助于與表面官能基團反應(yīng)的硅烷化試劑的 輸送，所述表面官能基團例如是聚硅酸酯凝膠的表面羥基部分。制備超疏水涂層的方法100可以進一步包括在第三溶劑中形成表面衍生的聚硅 酸酯凝膠的涂料溶液的步驟104。在各種實施方案當中，在第三溶劑中形成表面衍生的聚硅 酸酯凝膠的涂料溶液的步驟104可以包括采用過量第二溶劑清洗表面衍生的聚硅酸酯凝 膠，以及在加入第三溶劑到表面衍生的聚硅酸酯凝膠當中形成涂料溶液之前采用第三溶劑 清洗表面衍生的聚硅酸酯凝膠至少兩次。在某些實施方案當中，形成涂料溶液的步驟104 也可以包括聲波處理表面衍生的聚硅酸酯凝膠從而使得聚集體碎裂并在第三溶劑中重新 分散表面衍生的聚硅酸酯凝膠。任何合適的第三溶劑都可以被使用，例如，乙醇。在一些實 施方案當中，第三溶劑可與第一溶劑相同。制備超疏水涂層的方法100可以進一步包括采 用任何合適的方法施加涂料溶液到基底上形成超疏水涂層的步驟105，例如，浸涂，刷涂，輥 涂，噴涂，旋轉(zhuǎn)涂膜，澆鑄，和流涂。任何合適的材料可被用于基底表面，例如，金屬，硅片，玻 璃，陶瓷，塑料，和織物。圖2示意性地展示了按照本發(fā)明教導(dǎo)的各種不同實施方案的一個示例性超疏水 器件200的部分橫截面圖。示例性的超疏水器件200可以包括一個基底元件220和置于基 底元件220之上的一個或多個超疏水涂層210，其中至少一個所述一個或多個超疏水涂層 具有至少大約150°的水接觸角和小于大約1°的接觸角滯后。任何合適的材料可被用作 基底元件，例如，金屬，硅片，玻璃，陶瓷，塑料，和織物。在各種不同的實施方案當中，一個或 多個超疏水涂層的每一個可以包括超高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，其中聚硅酸酯凝膠可 以包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。示例 性的硅烷化試劑可以包括，但不限于，三甲基氯硅烷，甲基三氯硅烷，辛基三氯硅烷，六甲基 二硅氮烷，以及包含至少一個疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷。在一些實施方案當中，就化學組 成和厚度而言，每一個所述一個或多個超疏水涂層210都是相同的。在實施方案中，一個或 多個超疏水涂層210中至少一個可以在化學組成和厚度方面不同。在各種不同的實施方案 當中，一個或多個超疏水涂層中每一個可以具有在大約0. 2 μ m到大約3 μ m之間的厚度。在某些實施方案當中，一個或多個超疏水涂層中的至少一個可以耐受大約1800 小時或更長的腐蝕。在一些其它的實施方案當中，一個或多個超疏水涂層中的至少一個可 以被用作抗-結(jié)冰涂層，減霧涂層，抗微生物涂層，防污涂層，或是水環(huán)境下的減少阻力涂 層。圖3示意性地展示了按照本發(fā)明所教導(dǎo)的各種不同實施方案的一個示例性制品 300的部分橫截面。示例性制品300可以包括表面320，表面320包括至少一個區(qū)域330，和置于至少一個區(qū)域330之上的超疏水涂層3lo，其中超疏水涂層具有至少大約150’的水接觸角和小于大約l’的接觸角滯后。任何合適的材料可被用作表面320的至少一個區(qū)域330，包括，但不限于，金屬，硅片，玻璃，陶瓷，塑料，和織物。在各種不同的實施方案當中，超疏水涂層320可以包括一種超高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，其中聚硅酸酯凝膠可以包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。示例性的硅烷化試劑包括，但不限于，三甲基氯硅烷，甲基三氯硅烷，辛基三氯硅烷，六甲基二硅氮烷，以及包含至少一種疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷。在各種不同的實施方案當中，超疏水涂層3lo可以具有在大約o．2 u m到大約3 u m之間的厚度。
就像類似的憎水的基于溶膠一凝膠的涂層一樣，這里所述的超疏水涂層2lo，3lo采用與其它薄膜氣溶膠類似的方式來制備。盡管如此，超疏水涂層2lo，3lo表面化學、即烷基硅烷部分(衍生的表面官能基團)決定了固有材料的粗糙度和超級憎水性。這項屬性使得本發(fā)明所公開的超疏水涂層2lo，3lo花費少并且給予它們生物方面應(yīng)用的安全性。而且，本發(fā)明公開的超疏水涂層2lo，3lo的制造過程通過不使用氟一烷基硅烷和類似的氟反應(yīng)試劑，超疏水涂層2lo，3lo和制備它們的方法lOO是環(huán)境友好的。本發(fā)明公開的超疏水涂層2lo，3lo的其它特點是在600nm下大約1．06到大約1．08范圍內(nèi)的低折射率和光學透明性。
實施例l超疏水涂料的配方
一一
1．oN鹽酸(HCl)o．0024V。l／V。lo．24ml
按照表l列出的順序混合各反應(yīng)物。攪拌反應(yīng)混合物并置于大約50℃下大約120小時的時間。反應(yīng)完成后，凝膠具有不透明的外觀并相當堅固。輕拍反應(yīng)容器的底部會引起貫穿凝膠的回蕩。用干淨的器具(比如攪拌棒，刮勺等)打碎凝膠，并在反應(yīng)容器中加入大約IOOml己烷到打碎的凝膠當中。在大約50°C下讓溶劑置換至少30分鐘。過了溶劑置 換時間后，用玻璃移液管和/或注射器除去過量的己烷然后重復(fù)己烷清洗至少一次。在排 盡過量的己烷后，凝膠被置于冷藏柜中新鮮的己烷當中。由于反應(yīng)本質(zhì)上是放熱的，以大約 8ml到大約12ml的增量逐漸加大約50ml三甲基氯硅烷(TMCS)(也被稱作氯三甲基硅烷) 至凝膠當中。鼓泡一旦停止以后，將反應(yīng)容器封閉并置于大約50°C下至少大約8小時。用 玻璃移液管除去過量的TMCS并用過量己烷清洗(大約100ml)。重復(fù)己烷清洗至少一次。 在過量的己烷除去以后，如用己烷清洗那樣用過量乙醇(大約100ml)清洗并在制備溶液之 前重復(fù)至少一次。從最后一次清洗步驟除去過量的乙醇，并加入對于超疏水涂層所需厚度 合適的體積的乙醇。采用旋轉(zhuǎn)涂膜方法在大約2000rpm下大約30秒并在大約100°C下大約 15分鐘熱處理形成的各種超疏水涂層的厚度見于表2。值得注意的是浸涂或噴涂會得到更 厚的超疏水涂層。 表 2濕凝膠體積乙醇體積厚度范圍1:1> Iym1 2800nm 至Ij 1 μ m 1 3200nm 至Ij 500nm 1:4> 200nm 一個示例性的超疏水涂層具有大約369. 47nm的厚度和在大約600nm下大約 1. 0782的折射率。雖然已經(jīng)針對一個或多個實施方式舉例說明了本發(fā)明，但是可以對舉例說明的實 施例進行改變和/或改進，而不背離所附權(quán)利要求的精神和范圍。并且，盡管本發(fā)明的一個 具體特征可以通過涉及多個實施方式中的一個的方式被公開，但是該特征可以根據(jù)需要和 任何給定或特定功能的優(yōu)越性與一個或多個其它實施方式中的特征相組合。另外，詞語“包 括”，“包含”，“具有”，“有”，“帶有”，或其變化在詳細描述時和權(quán)利要求中被使用時，這些詞 語意在是包含的，如同詞語“包括”。如這里所使用的，短語“一個或多個的”，例如，A，B，和C 表示下列任何一個或是單獨的A，B，或C ；或是兩個合并，比如A和B，B和C，和A和C ；或 是A，B，和C三個的組合?？紤]到本發(fā)明在這里公開的詳細說明和實踐，本發(fā)明的其它實施方案對于本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說是顯而易見的。這里的詳細說明和實施例只是示例性的，本發(fā)明的真正范圍 和精神通過下列權(quán)利要求來體現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種超疏水涂層的制備方法，其包括提供一種采用第一溶劑、至少一種烷氧基硅烷前體、水和酸形成的超高水含量酸催化 聚硅酸酯凝膠，其中聚硅酸酯凝膠包括具有表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個 孔隙，并且其中流體置于多個孔隙當中，這種流體包括第一溶劑，烷氧基硅烷的酸催化水解 的一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物，和未反應(yīng)的原料；用第二溶劑替代置于聚硅酸酯凝膠的多個孔隙當中的所述流體，其中第二溶劑與第一 溶劑不能混溶；采用硅烷化試劑對表面官能團進行衍生從而形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠；表面衍生的聚硅酸酯凝膠在第三溶劑中形成涂料溶液；和施加涂料溶液至基底表面形成超疏水涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中提供超高水含量酸催化聚硅酸 酯凝膠的步驟包括使用第一溶劑、至少一種烷氧基硅烷前體、水和酸形成的聚硅酸酯凝膠， 其中水與烷氧基硅烷前體的摩爾比率在大約10到大約80的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中烷氧基硅烷前體包括一種或 多種硅烷化合物，選自甲基三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，甲 基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，巰丙基三甲氧基硅烷，氯丙基三甲氧基硅烷，溴丙基三甲氧 基硅烷，碘丙基三甲氧基硅烷，和氯甲基三甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷，四甲氧基硅烷，和1， 2-雙(三乙氧基甲硅烷基)乙烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中以第二溶劑替代聚硅酸酯凝膠 的多個孔隙中的流體的步驟包括(a)破碎超高水含量酸催化的聚硅酸酯凝膠從而形成碎裂的凝膠；(b)加第二溶劑到碎裂的凝膠當中并在大約40°C到大約60°C的溫度范圍內(nèi)至少保持 大約30分鐘；(c)從碎裂的凝膠中移除過量的第二溶劑和第一溶劑；和(d)二重復(fù)步驟b和c至少一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中采用硅烷化試劑對表面官能團 進行衍生從而形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠的步驟包括逐漸將硅烷化試劑加入到聚硅酸酯凝膠當中，硅烷化試劑包括三甲基氯硅烷，甲基三 氯硅烷，辛基三氯硅烷，六甲基二硅氮烷，以及包含至少一種疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷中 的一種或多種；將聚硅酸酯凝膠儲存在硅烷化試劑中在大約40°C到大約60°C的溫度范圍內(nèi)大約6小 時至大約10小時，形成表面衍生的聚硅酸酯凝膠；和將過量硅烷化試劑除去。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中在第三溶劑中形成表面衍生的 聚硅酸酯凝膠的涂料溶液的步驟包括采用第二溶劑清洗表面衍生的聚硅酸酯凝膠；采用第三溶劑清洗表面衍生的聚硅酸酯凝膠至少兩次；和加入第三溶劑到表面衍生的聚硅酸酯凝膠當中形成涂料溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中第三溶劑與第一溶劑相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中施加涂料溶液到基底表面上的 步驟包括采用浸涂，刷涂，輥涂，噴涂，旋轉(zhuǎn)涂膜，澆鑄，和流涂的至少一種來施加涂料溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超疏水涂層的方法，其中基底表面包括金屬，硅片，玻 璃，陶瓷，塑料，和織物的至少一種。
10.一種超疏水器件，包括一個基底元件；和配置到基底元件表面上的一個或多個超疏水涂層，其中一個或多個超疏水涂層包括超 高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，聚硅酸酯凝膠包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的 二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙，其中一個或多個超疏水涂層的至少一個具有至少大約150°的水接觸角和小于大約 1°的接觸角滯后。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的超疏水器件，其中基底元件包括金屬，硅片，玻璃，陶瓷，塑料， 和織物當中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的超疏水器件，其中硅烷化試劑包括三甲基氯硅烷，甲基三氯硅 烷，辛基三氯硅烷，六甲基二硅氮烷，以及包含至少一種疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷中的至 少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的超疏水器件，其中一個或多個超疏水涂層中每一個具有在大約 0. 2μπι到大約3μπι之間的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的超疏水器件，其中一個或多個超疏水涂層中的至少一個被用作 抗-結(jié)冰涂層，減霧涂層，抗微生物涂層，防污涂層，或水環(huán)境下的減少阻力涂層的至少一 種。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的超疏水器件，其中一個或多個超疏水涂層中的至少一個耐受大 約1800小時或更長的腐蝕。
16.一種制品，包括表面，其中該表面包括至少一個區(qū)域；和置于此至少一個區(qū)域上的超疏水涂層，其中超疏水涂層包括超高水含量酸催化聚硅酸 酯凝膠，聚硅酸酯凝膠包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng) 絡(luò)和多個孔隙，其中超疏水涂層具有至少大約150°的水接觸角和小于大約1°的接觸角滯后。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中硅烷化試劑選自由三甲基氯硅烷，甲基三氯硅烷，辛 基三氯硅烷，六甲基二硅氮烷，以及包含至少一個疏水配體的任何反應(yīng)性硅烷組成的組。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中超疏水涂層具有在大約0.2μπι到大約3μπι之間的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中超疏水涂層耐受大約1800小時或更長的腐蝕。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中超疏水涂層被用作抗-結(jié)冰涂層，減霧涂層，抗微生 物涂層，防污涂層，或水環(huán)境下的減少阻力涂層中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的制品，其中制品包括天線，窗戶，汽車，飛機，建筑物，紡織品， 船，部分和/或全部浸沒于水中的結(jié)構(gòu)的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了超疏水涂層，包含超疏水涂層的器件和制品，以及制備超疏水涂層的方法。示例的超疏水器件可以包括基底元件和置于基底元件之上的一個或多個超疏水涂層，其中一個或多個超疏水涂層的至少一個具有至少大約150°的水接觸角和小于大約1°的接觸角滯后。一個或多個超疏水涂層可以包括超高水含量酸催化聚硅酸酯凝膠，聚硅酸酯凝膠包括具有用硅烷化試劑衍生的表面官能團的二氧化硅顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)和多個孔隙。
文檔編號C09D5/00GK102119197SQ200980125283
公開日2011年7月6日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者C·J·布林克, D·J·基澤爾 申請人:Stc.Unm公司