[發(fā)明專(zhuān)利]一種水性環(huán)氧樹(shù)脂及超雙疏涂層及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310344505.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103408705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡繼文;鄒海良;涂圓圓;李妃;林樹(shù)東;劉國(guó)軍;苗磊;胡美龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中科院廣州化學(xué)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08F283/06
• 分類(lèi)號(hào): C08F283/06;C08F220/32;C08F216/14;C08F220/34;C08F220/28;C08F8/18;C08F8/34;C09D151/08;C09D133/14;C09D129/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲;裘暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超雙疏材料領(lǐng)域，具體涉及一種水性環(huán)氧樹(shù)脂及超雙疏涂層及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米材料及微納復(fù)合材料尤其是具有特殊浸潤(rùn)性（如超雙疏性）的微納復(fù)合材料在人們的日常生活和國(guó)民生產(chǎn)各個(gè)部門(mén)都有著廣泛的應(yīng)用前景，其中利用聚合物自組裝形成納米結(jié)構(gòu)材料，在此基礎(chǔ)上將納米材料結(jié)構(gòu)功能化，形成具有超雙疏表面（超疏水及超疏油），可廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、包裝材料、廚衛(wèi)用具、輸油管道、金屬加工、建筑建材電力、軍事等生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多研發(fā)小組開(kāi)展過(guò)關(guān)于超雙疏材料方面的研究，并已經(jīng)取得了很多的成果，如國(guó)家科技計(jì)劃（973計(jì)劃和863計(jì)劃）中，提出了“納米界面材料的二元協(xié)同效應(yīng)”的理論，采用一步浸泡法，在金屬表面上構(gòu)筑環(huán)境穩(wěn)定的超疏水性薄膜，這一方法所制備的涂層只疏水，而不疏油。美國(guó)的Tuteja等人在2007年在Science上報(bào)道了利用一系列疏水性分子polyhedral?oligomeric?silsesquioxane(POSS)接枝含氟聚合物而制得的超雙疏性材料，并詳細(xì)的探討了其機(jī)理，獲得國(guó)際的認(rèn)可。盡管，目前國(guó)際上發(fā)表的文章和專(zhuān)利中的提到超雙疏材料性能十分優(yōu)異，然而，但還沒(méi)有相關(guān)方面的工業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)，主要是一些基本問(wèn)題沒(méi)有解決：（1）超雙疏表面的構(gòu)筑方法問(wèn)題：大多數(shù)方法存在條件苛刻、步驟繁瑣、成本高等問(wèn)題，如模板法，需要特殊的設(shè)備配合。（2）超雙疏表面構(gòu)筑的普適性問(wèn)題：目前文獻(xiàn)報(bào)道的方法都是針對(duì)某一特殊表面進(jìn)行特殊處理才能形成，因此，應(yīng)用范圍較窄。不能找到一種可應(yīng)用于各種表面處理的普適性方法。另外即使有普適性處理方法也會(huì)出現(xiàn)涂層和表面粘接不牢的問(wèn)題。（3）環(huán)境污染問(wèn)題：大多數(shù)含氟成分應(yīng)用于制備超雙疏表面的時(shí)候，通常是用含氟溶劑。含氟溶劑對(duì)環(huán)境會(huì)造成較大的污染，因此制備工藝中附帶的環(huán)境污染問(wèn)題必須要考慮。（4）實(shí)際應(yīng)用方面的問(wèn)題：首先是應(yīng)用研究總體偏少，特別是應(yīng)用研究中的理論研究略有滯后，從而阻礙應(yīng)用研究的進(jìn)展。另外，在應(yīng)用過(guò)程中存在壽命短，表面易損耗等問(wèn)題，這涉及到超雙疏表面構(gòu)筑過(guò)程及所采用的方法。

為了制備性能良好又實(shí)用的超雙疏表面材料，許多研究者進(jìn)行了大量的研究工作。申請(qǐng)?zhí)枮?00810183392.4的中國(guó)專(zhuān)利中提出了一種將鋁或者鋁合金片進(jìn)行兩步電化學(xué)處理后再用全氟長(zhǎng)鏈烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯處理得到表面具有超雙疏性質(zhì)的表面。這種方法同樣存在粘結(jié)強(qiáng)度不夠或者表面容易損壞的問(wèn)題。申請(qǐng)?zhí)枮?1110291.8的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中提出了一種用化學(xué)氣相沉積方法制備具有超雙疏性能的陣列結(jié)構(gòu)薄膜，但工藝比較苛刻，不易于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110131477.X的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中提出了一種含氟雙功能微球的制備及其應(yīng)用于構(gòu)筑超雙疏表面。但表面含氟部分為單分子薄層，因此易于受到污染或者損毀。申請(qǐng)?zhí)枮?01110090620.5的中國(guó)專(zhuān)利中提出了一種雙疏性含氟可交聯(lián)嵌段共聚物的制備及其在二氧化硅表面組裝后形成含氟納米微球，并且應(yīng)用于構(gòu)筑超雙疏表面。這種方法需要工藝復(fù)雜的嵌段共聚物的制備，同時(shí)需要苛刻組裝條件。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110266897.9的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中提出了一種利用含氟含硅共聚物和二氧化硅進(jìn)行共混后在含有活性基團(tuán)的表面進(jìn)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，并且使用時(shí)候需要共混組裝反應(yīng)，工藝比較復(fù)雜。

雖然近年來(lái)，利用含氟聚合物構(gòu)筑超雙疏表面的報(bào)道較多，但是目前文獻(xiàn)報(bào)道的大部分含氟聚合物與基材表面之間的粘接力不強(qiáng)，從而導(dǎo)致所構(gòu)筑的超雙疏表面存在不牢固，耐摩擦，耐洗滌性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。

另一方面，目前構(gòu)筑超雙疏表面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(jī)溶劑，因此在其應(yīng)用過(guò)程中存在一定的環(huán)保問(wèn)題。

本發(fā)明人近年來(lái)一直致力開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異性能的超疏水或超雙疏涂層的產(chǎn)品。近年來(lái)，針對(duì)當(dāng)前超雙疏涂層耐久性較差，應(yīng)用領(lǐng)域較窄及使用過(guò)程需要用到有機(jī)溶劑等問(wèn)題，而提出多種解決方案，同時(shí)也獲得多項(xiàng)的技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利。如申請(qǐng)?zhí)枮?01210442494.X的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，實(shí)現(xiàn)含氟聚合物的水溶性及紫外光可交聯(lián)性，申請(qǐng)?zhí)枮?01210434723.3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中不僅實(shí)現(xiàn)超雙疏涂層在水中的構(gòu)筑，且實(shí)現(xiàn)其普遍的交聯(lián)性。

然而上述兩親性含氟聚合物都是采用可控活性聚合物制備的嵌段聚合物，相對(duì)來(lái)講，嵌段聚合物的合成成本較高，且工藝十分復(fù)雜，因此不適合大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容