[發(fā)明專利]一種具有普適性的超雙疏表面及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310633591.1
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103709882A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡繼文;李妃;鄒海良;林樹東;劉國軍;涂園園;齊健
• 申請（專利權(quán)）人: 中科院廣州化學(xué)有限公司
• 主分類號: C09D133/16
• 分類號: C09D133/16;C09D7/12;C09D5/00;C09C1/28;C09C3/10;C08F20/32;C08F8/18;C08F8/34
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(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，具體涉及一種具有普適性的超雙疏表面及其制備方法。

背景技術(shù)

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(tài)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(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，越來越受到人們的廣泛關(guān)注，是目前材料學(xué)科研究的熱點之一。

相對于構(gòu)筑超疏水界面來講，超雙疏材料的制備和構(gòu)筑顯得更難，主要是涉及到的科學(xué)和技術(shù)問題更多，因此在這方面還是處于研發(fā)階段，很少有關(guān)于超雙疏材料工業(yè)化產(chǎn)品的報道出現(xiàn)。

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(guān)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(yīng)用于該領(lǐng)域。為了在玻璃、金屬等光滑表面構(gòu)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?qū)⒓{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(gòu)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(xué)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(yīng)，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(dǎo)致很難大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。

專利201110131477.X提出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。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(zhì)反應(yīng)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(zhì)進行化學(xué)鍵合的納米或微米微球噴涂在基材表面，并以此構(gòu)筑超雙疏界面。該發(fā)明所制備的涂層具有優(yōu)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(jié)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(yīng)，工藝比較復(fù)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(zhuǎn)移自由基聚合在氨基改性無機微球表面接枝可交聯(lián)單體和含氟單體得到可交聯(lián)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(yōu)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(shè)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(jié)性基團，因此粘接性也不是很強。

近年來，利用含氟聚合物構(gòu)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：（1）含氟聚合物與基材表面之間的粘接力不強導(dǎo)致涂層的耐摩擦，耐洗滌性不強；（2）大多數(shù)方法條件苛刻、步驟繁瑣、成本高，而且不具備普適性；（3）構(gòu)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(huán)境造成污染，不利于大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。

因此，開發(fā)一種簡單且易于實現(xiàn)且綠色環(huán)保的方法構(gòu)筑超疏水超疏油表面，成為現(xiàn)代涂料及表面處理領(lǐng)域日益增長的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有普適性的超雙疏表面；

本發(fā)明的另一目的在于提供上述超雙疏表面的制備方法；

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

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(huán)氧樹脂，M組分為一種水分散性超雙疏微球。