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高性能的超疏水材料

发布时间:2017-08-05 11:45:07




一、技术背景
落在荷叶上的雨滴形成水珠顺着叶面缓缓滚动而落下,这种抗水性称为荷叶效应。这是由于荷叶表面的疏水层呈现纳米级的凹凸不平,减少了水珠与叶面的接触面积。植物叶子表面具有的超疏水自清洁的特性,为构建人工疏水表面及设计浸润性可控的界面提供了灵感,引起了研究者的极大关注。近年来,超疏水性表面的研究已成为比较活跃的研究课题之一,这对制备新的高性能功能材料表面有重要的作用。
所谓植物超疏水能力,就是植物叶面具有显著的疏水、脱附、防粘、自清洁功能等。自然界里有很多动植物表面都具有高疏水性和自洁功能,例如荷叶和水稻叶表面,其表面水的接触角都高达150°以上,滚动角小于20°。
超疏水材料最早提出源于美国NASA,主要使用在航天飞机中,20世纪60年代美国已经开始了相关的技术研究,而我国对于该材料的研究始于20世纪90年代,该技术经过几十年的研究,现只有美国、俄罗斯和德国三个国家掌握,在国内该技术属于空白,其产品多为进口产品。
二、技术介绍
• 耐水:是指材料在水环境中性能不发生大的变化
• 防水:指水不能渗透。
• 疏水:疏水性分子在水里通常会聚成一团,而水在疏水性溶液的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状。
• 超疏水:超疏水性物质,如荷叶,具有极难被水沾湿的表面,其水在其表面的接触角超过150°,滑动角小于20°
超疏水的研究开始于一句诗句,出淤泥而不染,濯清涟而不妖,为什么荷花会出淤泥而不染呢,就在于荷花表面有一层超疏水材料,使得水流聚股留下。
超疏水的特性:
• 防水、
• 防渗、
• 耐老化、
• 自洁
• 低表面能
超疏水产品分类:
1、单组份外墙防渗系列:
特点:
• 单组分:施工简便、避免操作不当导致的浪费
• 防水、防渗:有效的将防水和涂料结合,具有涂料的美观性,同时还具有防水、防渗的功能性。
• 自洁:有效的解决了涂料不容易清理的问题,可以自动清洁同时也可人工清洁
• 超耐候性:有效的解决了一般涂料时间过长变色的问题,可以保证涂料在10年内不变色
• 不脱落:有效解决涂料由于水份散失或进水导致的开裂脱落的问题
适用范围:
• 适合各种建筑物
图1

2、单组份防锈系列:
特点:
• 单组份:施工简单
• 长效防腐:其防腐性能卓越,根据客户需求,可以长效防腐25年
• 多种搭配:可以和其它防锈产品一起搭配使用,增强其效果
适用范围:
• 需要重度防腐的位置:
• 桥梁、港口机械、船舶、化工设备、海上平台、储油罐
超疏水材料,其原理是根据自然的“荷叶效应”通过在物体表面形成致密的突起,产生低表面能以达到超疏水的效果。同时我们突破现有的操作技术,现在多使用表面处理的方式,由于该方法受到处理物件尺寸的限制,大型的物体无法处理,故采用涂层法,可以采用喷涂的方式,操作简单。
3、清水混凝土保护剂:
清水混凝土保护剂是采用先进技术研发生产,用于混凝土表面集混凝土表面保护与修补装饰的保护剂,即能对混凝土表面的各种瑕疵进行修补,又能保留混凝土本色与质地的一种高新技术产品。
适用范围:
• 清水混凝土建筑物
• 城市高架桥
• 高铁站
• 地铁
4、防冰系列:
• 利用超疏水材料的疏水性,使材料的表面水份难以停留,即便有水份残留,由于其低表面能,其冰面的附着力也很低,这样可以轻易的将冰面清除。
适用范围:
• 高速路引桥部分
• 高压输电线
• 高压输电线绝缘子
5、防涂鸦系列:
• 利用超疏水产品得低表面能,其油墨、涂改液等产品得达因值不同,使其难于附着在该材料表面。即便附着也很容易清理干净。
前期的涂鸦与清理涂鸦后对比图
6、家居自洁类产品:
• 汽车挡风玻璃自洁
• 浴室玻璃自洁
• 瓷砖表面自洁
浴室玻璃自洁效果
7、其它分类产品:
由于超疏水产品用途很广,特别是在一些特殊的行业中有广泛的应用,如:
• 太阳能板表面的自清洁
• 音响喇叭鼓纸的防潮
• 特殊金属的表面钝化防锈
• 太阳能背板的防潮防老化
• 古董的修复
公司相关认证
公司相关产品ROSH认证,认证表明:其甲醛、苯、重金属含量均为零。
我公司本着开发生态型、经济型、节能型的环保产品和创造绿色和谐的空间环境为追求目标,其生产和销售的所有产品都经过严格的质量把关,坚持以客户为中心,随时为客户提供技术咨询,为客户解决各种疑难问题。
三、应用影响
由于超疏水性材料具有许多独特的表面性能,如自清洁、防腐蚀、生物相容性及超疏水性等,因此广泛地应用于日常生活、国防及工农业生产等领域中,因此超疏水材料在现实生产和生活中具有广阔的应用前景;同时也引起了人们对超疏水性材料研究的极大兴趣。
本技术主要应用以下范围:
金属的长效防腐(基本时间在25年以上)
水泥产品的防风化
玻璃制品的疏水
道路及输电产品的防冰
家用及工业产品得防油处理
目前,关于荷叶效应的作用机理和自组装分子膜的润湿行为仍是国内外学者们研究的热点。将来,随着理论研究的不断深入,以及制备工艺的优化和制备方法的创新,超疏水性材料的研究必将在实际应用领域中发挥巨大的作用。
四、效果指标
目前,本技术已通过中试,进入生试阶段,可以量产;另外,本技术的其它技术指标如下:
疏水角大于150°;
防腐效果:2-25年;
人工老化测试的时间在5000小时以上;
硬度:3H;
温度极限:250摄氏度不分解。

五、应用范围

金属加工行业的防腐(基本时间在25年以上);
水泥混凝土的防风化;
木材行业的防潮、防水;
建筑行业的防渗、防霉;
输电线路和道路的防冰;
高端装备行业的防腐、防静电。

六、案例

案例1:解决防空建筑物的内墙发霉、脱落问题
人民防空的所有建筑物都位于地下室部分,其地下室由于湿气比较重,同时空气不流通,导致建筑物内墙产生大量的凝露现象,凝露时间过长后,墙壁上的涂料会产生霉斑和大量脱落的情况。该情况一直无法有效解决。
我司已经在防空系统的内墙中使用该材料,已解决上面的问题,现正在该系统中进行推广。
案例2:比亚迪汽车前挡风玻璃及倒视镜玻璃的防水
案例3:松下音响喇叭鼓纸的防潮
案例4:某手机玻璃表面防水、防指纹