[發(fā)明專利]一種具有超疏水表面的橡膠基復合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210557057.2
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103030828A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈志欣;錢立海;羅遠芳;賈德民
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L7/00;C08L9/06;C08L9/00;C08L23/16;C08L23/22;C08L11/00;C08L9/02;C08L33/04;C08L71/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有超疏水表面的材料的制備方法，特別是涉及一種具有超疏水表面性質(zhì)的橡膠基復合材料的制備方法。

背景技術(shù)

超疏水表面是指與水的靜態(tài)接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。因其有超疏水、低表面能、自清潔、減水減阻、防冰霧、防塵等性能特點，在建筑、交通、電力、電器、化工、軍工和日常生活等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

超疏水材料是一類具有超疏水表面的仿生材料，其表面具有低表面能及微納米粗糙結(jié)構(gòu)。超疏水材料的制備原理是在低表面能材料表面構(gòu)建微納米粗糙結(jié)構(gòu)，或在微納米粗糙結(jié)構(gòu)表面修飾低表面能材料。目前制備超疏水表面的方法有：溶膠-凝膠法、自組裝法、化學氣相沉積法、電化學法、模板法、等離子體法等。這些制備工藝大都由于制備過程和設(shè)備復雜，制備條件苛刻，因而未能形成規(guī)模化生產(chǎn)。同時，由于超疏水表面易于磨損，使用過程中會逐漸降低表面粗糙度，從而失去超疏水性，難以長期使用。因此，發(fā)明一種超疏水性強、工藝簡單、成本低、能大批量生產(chǎn)的超疏水材料的制備方法，制備長壽命的耐久性超疏水材料是當前超疏水材料研究的關(guān)鍵問題。

橡膠具有高彈性、高耐磨性、低表面能、易于加工成型等特點，廣泛應(yīng)用于輪胎、減震橡膠制品、膠管、膠帶、密封橡膠制品、鞋材等。具有低表面能的硫化橡膠表面的微納米粗糙結(jié)構(gòu)在受力過程中會產(chǎn)生可恢復的高彈性變形，從而避免或減緩表面結(jié)構(gòu)的破壞，因此用橡膠制備超疏水材料是提高超疏水材料耐久性的一條有效途徑。除了硅橡膠和氟橡膠外，國內(nèi)外迄今未見超疏水橡膠材料的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有高強度、高彈性、高耐磨性，制備工藝和設(shè)備簡單、易于規(guī)模化生產(chǎn)的具有超疏水表面的橡膠基復合材料的制備方法。

本發(fā)明將橡膠的高強度、高彈性、高耐磨性與超疏水性結(jié)合起來，在低表面能橡膠材料的表面構(gòu)建微納米粗糙結(jié)構(gòu)，使制備的材料不僅具有超疏水的特點，也具有較高的力學強度、耐磨性和高彈性，其超疏水表面不易在外力作用下破壞，具有較長的使用壽命。該方法是通過普通的橡膠加工工藝制得混煉膠，并在橡膠硫化過程中將經(jīng)化學腐蝕的鋁片表面的粗糙度轉(zhuǎn)移至橡膠表面，然后在橡膠表面上接枝低表面能物質(zhì)，得到橡膠基超疏水表面。這種橡膠基超疏水表面的綜合性能優(yōu)異，制備工藝簡單，有利于規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，本發(fā)明是通過一種簡單易行加工方法來制備超疏水表面，不僅成本較低、而且綜合性能優(yōu)異，具有重要的科學意義和應(yīng)用前景。

本發(fā)明在傳統(tǒng)的橡膠模壓硫化的過程中，將化學腐蝕后的鋁片的粗糙表面轉(zhuǎn)移至橡膠表面，直接剝離后橡膠表面已具有優(yōu)異的潤濕性能，繼而以低表面能物質(zhì)進行修飾，進一步增大其接觸角，降低滾動角，獲得超疏水表面。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有超疏水表面的橡膠基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)鋁片的化學腐蝕：將鋁片在化學腐蝕液中腐蝕2min～120min，然后用去離子水清洗，烘干備用；所述化學腐蝕液為NaOH、HCl、HNO₃、H₂SO₄或H₃PO₄的水溶液；

2)模板轉(zhuǎn)移：將混煉膠放在腐蝕后的鋁片上，然后在平板硫化機上硫化或壓片；

3)基體的剝離：將冷卻后的鋁片與橡膠剝離；

4)表面接枝：在剝離后的橡膠基復合材料的粗糙表面上，刷涂低表面能物質(zhì)的乙醇溶液，并在40℃～200℃的條件下反應(yīng)1h～36h；所述的低表面能物質(zhì)的乙醇溶液的質(zhì)量濃度為0.1％～1％；所述低表面能物質(zhì)為羥基硅油、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷。