[發(fā)明專利]一種以氟化環(huán)氧樹脂為基體的超疏水復(fù)合材料、制備方法及超疏水表面

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811306462.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111138938B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍營(yíng);馬嘉浩;程玨;馬天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D163/00
• 分類號(hào): C09D163/00;C09D7/62;C08G59/04;C08G59/14
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發(fā)明公開(kāi)了一種以含氟環(huán)氧樹脂為基體的超疏水復(fù)合材料、制備方法及超疏水表面。制備方法包括：使用2,3,5,6?四氟對(duì)苯二甲醇與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到低粘度含氟環(huán)氧樹脂；在光引發(fā)劑存在下將4,4’?二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂與1H,1H,2H,2H?全氟癸硫醇進(jìn)行光反應(yīng)得到室溫結(jié)晶含氟環(huán)氧樹脂；用偶聯(lián)劑處理納米粒子，加入低粘度含氟環(huán)氧樹脂與室溫結(jié)晶含氟環(huán)氧樹脂，超聲分散后攪拌2～3小時(shí)。向超疏水復(fù)合材料中加入固化劑，噴涂、刷涂或滾涂到基材表面，可得到超疏水表面。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)便、反應(yīng)速率快、制備周期短、所得到的復(fù)合材料超疏水性能穩(wěn)定，且無(wú)污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料合成與制備領(lǐng)域，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種以含氟環(huán)氧樹脂為基體的超疏水復(fù)合材料、制備方法及超疏水表面。

背景技術(shù)

超疏水表面在防水、自清潔、減阻和選擇性吸收等等方面有廣泛的應(yīng)用。在構(gòu)建超疏水表面的諸多方法中，使用涂料是最方便、通用的方法。構(gòu)造超疏水表面的方法一般分兩步：首先通過(guò)物理法構(gòu)造微納米粗糙結(jié)構(gòu)，其次再通過(guò)化學(xué)改性降低表面能。實(shí)驗(yàn)室常用的激光蝕刻、沉積法、溶膠-凝膠和靜電紡絲等，但都無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。目前許多學(xué)者試圖找到以較低的成本來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)超疏水表面方案，比如：使用刻蝕涂層、模板法和噴涂納米顆粒等等方法，但是這些材料對(duì)基材的粘附力低并且機(jī)械性能很差，實(shí)用價(jià)值較弱。聚合物/納米粒子復(fù)合體系是作為超疏水涂層的極佳材料，被大量研究人員所重視。

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的附著力、機(jī)械性能和優(yōu)異的化學(xué)電阻，被廣泛應(yīng)用于各種用途，如涂料、膠粘劑、纖維增強(qiáng)材料、結(jié)構(gòu)材料和封裝材料等。按照其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為縮水甘油醚類、縮水甘油酯類、縮水甘油胺類、環(huán)氧化烯烴、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂等。氟化環(huán)氧樹脂，通常是由氟化雙酚化合物與環(huán)氧氯丙烷縮聚而得，由于樹脂主鏈周圍緊密排列的氟原子，故而表面張力、摩擦因數(shù)、折射率均低，且具有優(yōu)異的疏水性、耐腐蝕性、耐磨性、耐濕性、耐熱性、阻燃性、介電性、耐污染性及耐久性等。因此，以氟化環(huán)氧樹脂作為基體材料的復(fù)合材料與涂料有著優(yōu)異的綜合性能，并對(duì)多種基體有著很強(qiáng)的粘接能力。

當(dāng)前，所見(jiàn)報(bào)道的環(huán)氧樹脂超疏水復(fù)合材料的制備方法絕大多數(shù)是將環(huán)氧樹脂固化之后在表面進(jìn)行低表面能處理及粗糙度構(gòu)造。這種制備方法需要多步驟進(jìn)行，方法繁瑣，工藝穩(wěn)定性不佳。所形成的超疏水表面不牢固易破損，并且破損產(chǎn)生的新表面上不再存在低表面能物質(zhì)(如：各種硅橡膠)，且超疏水所需要的粗糙紋理難以重復(fù)形成，因此喪失了超疏水性能。此外，在少有的含氟的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，多是在環(huán)氧固化劑上接上氟化合物，這樣通過(guò)不同種類的固化劑來(lái)調(diào)控環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的能力則難以奏效。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了兩種新型含氟環(huán)氧樹脂和以其為基體的超疏水復(fù)合材料的制備方法及其復(fù)合材料。本發(fā)明利用2,3,5,6-四氟對(duì)苯二甲醇與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)及4,4’-二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂與1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇可室溫進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)制備了兩種含氟環(huán)氧樹脂。經(jīng)兩種含氟環(huán)氧樹脂聯(lián)合使用到納米顆粒懸浮液中，在加入環(huán)氧樹脂固化劑進(jìn)行搭配，由此產(chǎn)生的懸浮液可以噴涂、刷涂或滾涂到多種基材表面，得到了一種牢固可靠的超疏水表面。該制備方法簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，工藝穩(wěn)定性極高，形成的超疏水復(fù)合材料牢固可靠且磨損后依舊擁有超疏水性能，對(duì)超疏水表面的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義。

本發(fā)明的目的之一是提供一種以含氟環(huán)氧樹脂為基體的超疏水復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)使用2,3,5,6-四氟對(duì)苯二甲醇與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到低粘度含氟環(huán)氧樹脂；

(2)在光引發(fā)劑存在下將4,4’-二烯丙基雙酚A型環(huán)氧樹脂與1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇進(jìn)行光反應(yīng)得到室溫結(jié)晶含氟環(huán)氧樹脂；