[發明專利]一種可交聯氟硅樹脂及其制備與在超雙疏材料上的應用

有效

• 申請號: 201310557706.3
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103601891A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 胡繼文;林樹東;鄒海良;李妃;劉國軍;苗磊;楊洋;涂園園;楊公華
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G77/38;C09D187/00;B05D7/24;B05D3/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 盛佩珍

技術領域

本發明屬于超雙疏材料領域，具體涉及一種水分散性可交聯氟硅樹脂及其制備與在超雙疏材料上的應用。

背景技術

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。

固體表面的粗糙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。本研發團隊在超雙疏領域經過不斷的改進，提出多種相關方面的產品，并形成多項相關方面的專利。

中國專利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。該發明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。

中國專利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。

中國專利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。

盡管上述專利解決了超雙疏方面的諸多問題，然而在大規模生產和實施的過程中，依然存在諸多的問題，如方法復雜，成本較高等。

因此，開發一種簡單且易于實現的方法制備一種綠色環保的水分散可交聯型含氟硅的微球，然后利用其構筑超疏水超疏油界面，成為現代涂料及表面處理領域日益增長的需求。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種水分散性可交聯的氟硅樹脂；

本發明的另一目的在于提供上述一種水分散性可交聯氟硅樹脂的制備方法；

本發明的再一目的在于提供一種水分散性可交聯氟硅樹脂在超雙疏涂料上的應用。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種水分散性可交聯氟硅樹脂的制備，其特征在于：該制備方法包括以下步驟及其工藝條件：

步驟一：含環氧基硅油的制備

將含氫硅油、帶雙鍵的含環氧單體A和催化劑B共同溶于溶劑C中，在60‐120℃下，回流攪拌反應至少4小時，冷卻至室溫后，濃縮，再將濃縮液加到溶劑D中，沉淀、干燥后即可得到所需的含環氧基硅油；

其中含氫硅油，帶雙鍵的含環氧單體A，催化劑B和溶劑C之間的質量比為1：1‐100:0.00001‐0.002：1‐100；

步驟二：兩親性氟硅樹脂的制備