一種具有普適性的超雙疏表面及其制備方法技術

本發明專利技術屬于超雙疏材料領域，公開了一種具有普適性的超雙疏表面及其制備方法，該具有普適性的超雙疏表面由以下方法制備得到：將一種水性含氟環氧樹脂的N組分溶解于溶劑P中，得到N溶液；再將一種水分散性超雙疏微球的M組分分散于N溶液中，隨后加入催化劑I，得到一種超雙疏水性涂料；最后將超雙疏水性涂料涂覆在經過預處理的基底材料表面，干燥，得到具有普適性的超雙疏表面。本發明專利技術具有良好的耐擦洗和耐腐蝕性，并結合水分散超雙疏微球和水性含氟環氧樹脂各自的優點，賦予基底超疏水和超疏油能力，且對大部分基材可行，具有普適性。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于超雙疏材料領域，公開了，該具有普適性的超雙疏表面由以下方法制備得到：將一種水性含氟環氧樹脂的N組分溶解于溶劑P中，得到N溶液；再將一種水分散性超雙疏微球的M組分分散于N溶液中，隨后加入催化劑I，得到一種超雙疏水性涂料；最后將超雙疏水性涂料涂覆在經過預處理的基底材料表面，干燥，得到具有普適性的超雙疏表面。本專利技術具有良好的耐擦洗和耐腐蝕性，并結合水分散超雙疏微球和水性含氟環氧樹脂各自的優點，賦予基底超疏水和超疏油能力，且對大部分基材可行，具有普適性。【專利說明】
本專利技術屬于超雙疏材料領域，具體涉及。
技術介紹
表面潤濕性是固體表面的重要特征之一，潤濕性可以用表面上水的接觸角來衡量，通常將水接觸角在150°以上、滾動角小于10°的表面稱為超疏水表面,表面對油擁有大于150°的接觸角，可認為是超疏油表面。若某一表面上的水和油的靜態接觸角都大于150°且其滾動角都小于5°，則該界面可稱之為超雙疏界面。超疏水表面和超雙疏表面具備一定的自清潔功能，即表面污染物如灰塵等可以被滾落的水滴帶走而不留下任何痕跡。自清潔涂層具有節水、節能、環保等優勢，越來越受到人們的廣泛關注，是目前材料學科研究的熱點之一。相對于構筑超疏水界面來講，超雙疏材料的制備和構筑顯得更難，主要是涉及到的科學和技術問題更多，因此在這方面還是處于研發階段，很少有關于超雙疏材料工業化產品的報道出現。 固體表面的粗糖度和低表面能是制備超疏水或超雙疏表面最關鍵的影響因素，含氟化合物和含氟聚合物因其低表面能而廣泛應用于該領域。為了在玻璃、金屬等光滑表面構建超疏水或超雙疏表面，人們常用的方法是將二氧化硅、二氧化鈦、四氧化三鐵等無機納米/微米粒子和含氟聚合物共混或將納米/微米級粒子氟化，然后將氟化的納米/微米級粒子涂到材料表面從而構建超疏水或超雙疏表面。這些方法中，聚合物、無機粒子和基底之間很難真正通過化學鍵合作用粘合在一起，主要是靠物理吸附作用，因此超雙疏表面的耐久性不是很好。另外，制備氟化無機粒子需要將含氟聚合物接枝到無機粒子表面的這種異相反應，大部分報道都需要對無機粒子表面進行一系列處理，步驟較為繁瑣導致很難大規模的產業化。專利201110131477.X提出一種含氟雙功能微球的制備及其應用于構筑超雙疏表面。主要方法是制備一種含有多種官能團的納米或微米級粒子，使其表面不僅含有含氟化合物，還有能夠與基質反應而形成共價鍵的基團，再將這種表面接枝有含氟化合物和可與基質進行化學鍵合的納米或微米微球噴涂在基材表面，并以此構筑超雙疏界面。該專利技術所制備的涂層具有優異的超雙疏特性，且涂層通過共價鍵與基材表面進行鍵合，從而使得超雙疏性能具有較好耐久性。但是，該法可處理的基材具有一定的局限性，必須含有活性基團(如羥基、羧基、氨基等)，否則不具備粘結性，而且含氟微球需要分散在含氟溶劑中。專利201110266897.9提出了一種利用含氟含硅共聚物和二氧化硅進行共混后在含有活性基團的表面進行組裝成膜，可賦予表面很好的超雙疏性能，這種方法利用較多的含氟含硅共聚物，成本較高，并且需要共混組裝反應，工藝比較復雜，而且基材需含活性基團，不具有普適性。專利201110373304.9提出了利用原子轉移自由基聚合在氨基改性無機微球表面接枝可交聯單體和含氟單體得到可交聯的超雙疏性微球，該含氟微球組裝成膜得到超雙疏表面性能優異，不僅具有較好的疏水疏油接觸角，同時具有很好的耐酸堿性，也有較好的耐候性。但是該方法的處理過程較為繁瑣，對試劑、設備要求較高，而且含氟微球需要分散在含氟溶劑中，表面也沒有粘結性基團，因此粘接性也不是很強。近年來，利用含氟聚合物構筑超疏水超疏油表面的文獻和專利較多,但是目前文獻報道的大部分還存在以下幾個問題:(I)含氟聚合物與基材表面之間的粘接力不強導致涂層的耐摩擦，耐洗滌性不強；(2)大多數方法條件苛刻、步驟繁瑣、成本高，而且不具備普適性；(3)構筑超疏水超疏油所采用的含氟聚合物主要是油溶性的，這種油溶性含氟聚合物，需要用到大量的有機溶劑，不僅價格昂貴而且會對環境造成污染，不利于大規模的產業化。因此，開發一種簡單且易于實現且綠色環保的方法構筑超疏水超疏油表面，成為現代涂料及表面處理領域日益增長的需求。
技術實現思路
為了克服現有技術的缺點與不足，本專利技術的首要目的在于提供一種具有普適性的超雙疏表面； 本專利技術的另一目的在于提供上述超雙疏表面的制備方法；本專利技術的目的通過下述技術方案實現:一種具有普適性的超雙疏表面，是將N組分溶解于溶劑P中，得到N溶液；再將M組分分散于N溶液中，隨后加入催化劑I，得到一種超雙疏水性涂料；最后將超雙疏水性涂料涂覆在基底材料表面，干燥，即得到具有普適性的超雙疏性表面；所述的N組分為一種水性含氟環氧樹脂，M組分為一種水分散性超雙疏微球。所述的M組分為水分散性的超雙疏微球，粒徑為50_1000nm，該微球是通過在基底微球表面引入一層環氧樹脂A，再利用環氧樹脂A表面的環氧基團開環反應接枝親水化合物B和含氟化合物C得到，其結構式如圖1所示，式中g表示接枝。所述的基底微球為二氧化娃微球、氧化招微球、二氧化鈦微球、氧化鐵微球和表面含有羥基的聚合物微球中的一種，優選二氧化硅微球；粒徑為50-1000nm。所述的環氧樹脂A為雙酚A型環氧樹脂，雙酚F型環氧樹脂，酚醛環氧樹脂，聚甲基丙烯酸縮水甘油醚，聚丙烯基縮水甘油醚，聚鄰甲苯縮水甘油醚和聚苯基縮水甘油醚中的一種以上，優選聚甲基丙烯酸縮水甘油醚，聚鄰甲苯縮水甘油醚和聚苯基縮水甘油醚中的一種以上，其分子量為1000-100000。所述的親水化合物B為甲氧基聚乙二醇，甲氧基聚乙二醇胺，甲氧基聚乙二醇巰醇，甲氧基聚乙二醇羧酸，聚乙二醇胺和聚乙二醇硫醇中的一種以上，分子量為300-2000。所述含氟化合物C為3-全氟辛基丙醇，1H，1H，2H，2H_全氟十二烷硫醇，3-全氟己基丙醇，全氟己基乙醇，全氟辛基乙醇，全氟叔丁醇，1H, 1H, 2H, 2H-全氟己-1-醇，全氟丙酸，全氟己酸，全氟辛酸，全氟丁酸，全氟庚酸，1H，1H，2H, 2H-全氟癸基硫醇，1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛硫醇，1H, I H, 2H, 2H-全氟十二烷硫醇，4-全氟辛基苯胺，1H, IH-全氟辛基胺和全氟辛基磺酸胺中的一種以上。所述的水分散性超雙疏微球的制備方法，包括以下步驟:(I)將環氧樹脂A溶解在溶劑E中配置環氧樹脂A溶液，將基底微球分散在溶劑G中，超聲lh，得到微球分散液，繼續邊超聲邊將環氧樹脂A溶液以0.2-5mL/min的速度滴加到微球分散液中，再繼續超聲30-180min，旋蒸除去溶劑，熱處理，冷卻，加入溶劑E重分散，離心洗滌，干燥，得到環氧樹脂包覆微球； (2)將步驟(1)制備的環氧樹脂包覆微球分散在溶劑H1中，超聲處理，再加入催化劑K并加熱至60-120°C，然后在攪拌的條件下先后加入含氟化合物C溶液和親水化合物B，反應2-24h，最后去除反應體系中的溶劑，得到水分散性超雙疏微球。步驟(1)中所述的溶劑E、G為四氫呋喃，二甲基甲酰胺，二氧六環，二甲基亞砜，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，丁酮，環己酮，二苯醚和苯甲醚中的一種以上。步驟(1)中所述的超聲條件為超聲功率為300W，溫度為35°本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有普適性的超雙疏表面，其特征在于：是將N組分溶解于溶劑P中，得到N溶液；再將M組分分散于N溶液中，隨后加入催化劑I，得到一種超雙疏水性涂料；最后將超雙疏水性涂料涂覆在基底材料表面，干燥，即得到具有普適性的超雙疏表面；所述的N組分為水性含氟環氧樹脂；所述的M組分為水分散性超雙疏微球。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡繼文，李妃，鄒海良，林樹東，劉國軍，涂園園，齊健，
申請(專利權)人：中科院廣州化學有限公司，
類型：發明
國別省市：