[發明專利]一種超疏水超順磁硅樹脂復合材料涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201410768115.5
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104694001A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 裴勇兵;韓慶雨;吳連斌;湯龍程;趙麗;陳利民;蔣劍雄
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D183/07;C09D183/05;C09D7/12;C09D5/23
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;朱實

技術領域

本發明涉及硅樹脂復合材料技術領域，具體地說涉及一種超疏水超順磁硅樹脂復合材料涂層的制備方法。

背景技術

超疏水表面是指與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。超疏水表面在自然界中早已存在，許多植物表面就具有超疏水表面和自清潔效果，典型代表就是荷葉效應。大量的研究表明，荷葉表面具有凹凸不平的粗糙微觀結構，使其具有超疏水性能。目前，制備超疏水表面主要有兩種途徑：一種是在具有低表面能的疏水性材料表面構造粗糙結構，具有低表面能用來制備超疏水的材料包括改性硅樹脂、聚烯烴、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蠟以及一些無機物；另一種是在具有一定粗糙度的表面上修飾低表面能的物質，主要使用的是含氟化合物。超疏水材料在自清潔、油水分離、防污、設備保護等領域具有重要的應用前景。

隨著我國電子技術的不斷發展，一些特種電子產品(如通訊信號站、戶外電磁裝置)不僅要求材料表面超疏水以達到抗腐防護、自清潔等目的，對其它功能特性如電磁屏蔽等性能也提出了要求。納米四氧化三鐵(Fe₃O₄)具有超順磁性、電磁屏蔽等性能，將納米材料可控、均勻地分散于聚合物基體中，可獲得集納米材料與聚合物材料優勢于一體的功能性復合材料。目前為止，盡管Fe₃O₄/聚合物復合材料已開展了一些研究，但涉及材料疏水性能方面的研究報道較少。例如，Ding等將Fe₃O₄粒子分散到硅樹脂中，研究Fe₃O₄含量對材料疏水性能的影響，發現復合材料表面粗糙度和疏水性隨著Fe₃O₄含量的增加而提高，當Fe₃O₄含量達到48wt％時材料具有超疏水性(水接觸達到156.4°)，同時也具有一定的電磁屏蔽性能。但這種復合材料往往長期暴露在惡劣的環境下，Fe₃O₄易受環境(如酸雨)侵蝕，材料的應用與壽命收到巨大限制，而且Fe₃O₄粒子在硅樹脂中容易發生團聚，對復合材料力學性能等產生不良影響。

發明內容

為解決目前Fe₃O₄聚合物超疏水復合材料耐候性差、粒子易團聚、粘結力差等問題，本發明提供了一種超疏水超順磁硅樹脂復合材料涂層的制備方法，本發明的制備工藝簡單，復合材料使用壽命延長，使材料具有良好的力學性能，附著力達到1級，同時還具有電磁屏蔽性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種超疏水超順磁硅樹脂復合材料涂層的制備方法為先在Fe₃O₄粒子表面包裹SiO₂，再采用硅烷偶聯劑對Fe₃O₄粒子進行改性，然后將改性Fe₃O₄粒子、硅樹脂、分散劑分散成復合溶液，最后將復合溶液在基材上浸涂或旋涂干燥，制得超疏水超順磁硅樹脂復合材料。

所述的制備方法具體為以下步驟：

(1)制備改性Fe₃O₄粒子

a)稱取以下質量份

b)將納米Fe₃O₄、堿性催化劑和水加入反應釜中攪拌15～60分鐘，溫度升至60～80℃后，將正硅酸乙酯在2～4小時內加入，再將硅烷偶聯劑在2～4小時內加入，滴加完畢后保持攪拌2～6小時，再將制得的溶液在外加磁場下分離，將上層液去除，下層粒子用無水乙醇和蒸餾水交替洗滌3～5次后，干燥24～48小時，得到改性Fe₃O₄粒子；得到的改性Fe₃O₄粒子粒徑在50～150納米，具有超順磁性，飽和磁性強度為20～55emu/g。改性Fe₃O₄粒子靜態水接觸角在130°以上。

所述堿性催化劑選自氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種；

所述硅烷偶聯劑選自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一種；