[發明專利]一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法

有效

• 申請號: 202010055504.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111138917B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 孫友誼;齊春紅;陳賀;劉亞青
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C09D127/12
• 分類號: C09D127/12;C09D7/62;C09D5/08;C09D5/16;C01B33/12
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

1.一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步，低表面能花狀二氧化硅微球的制備：

（1）花狀二氧化硅微球的制備：

將表面活性劑A、尿素和去離子水按質量比為0.1~5:1:100~200的比例充分混合后形成均一混合溶液A；將正硅酸乙酯、環己烷和助催化劑按質量比為1:10~20:1~3的比例充分混合后形成均一的混合溶液B，在600rpm~1000rpm的攪拌速度下，將混合溶液B加入到混合溶液A中，形成均勻的混合溶液C；

將混合溶液C在100-140℃條件下反應3-7h，反應結束后，冷卻至室溫，用乙醇和水充分洗滌，于60℃烘箱中干燥后得到花狀二氧化硅微球；

（2）花狀二氧化硅微球的表面修飾：

將花狀二氧化硅微球分散于甲苯中，再加入低表面能的表面改性劑B，在90℃~120℃下反應12~24h，反應結束后，冷卻至室溫，采用抽濾獲得產物，并使用甲苯和無水乙醇進行反復沖洗，置于60~75℃烘箱中進行干燥后獲得疏水改性的花狀二氧化硅微球，其中，甲苯、花狀二氧化硅微球和表面改性劑B的質量比為5~20:1:0.5~5；

第二步，低表面能二氧化硅納米粒子的制備：

將二氧化硅納米粒子分散到甲苯中，在600-1000rpm的攪拌速度下機械攪拌1-2h，再加入低表面能的表面改性劑B，得到混合溶液，將混合溶液在100-120℃下連續反應12-24h后，用甲苯和無水乙醇分別洗滌3-5次，置于60-75℃烘箱中干燥，得到低表面能二氧化硅納米粒子，其中，二氧化硅納米粒子、甲苯和表面改性劑B的質量比為1:10-20:1-5；

第三步，基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂超疏水涂料的制備：

（1）在200-500rpm的攪拌速度下，將疏水改性的花狀二氧化硅微球、低表面能二氧化硅納米粒子和氟碳樹脂分散和溶解于有機溶劑中，形成穩定的分散液A，其中，有機溶劑、疏水改性的花狀二氧化硅微球、納米二氧化硅和氟碳樹脂的質量比為5:1:1:10~10:3:2:10；

（2）在600-800rpm的攪拌速度下，將消泡劑和流平劑加入到分散液A中，并攪拌1h，形成穩定的涂料A組分，其中，消泡劑、流平劑和氟碳樹脂的質量比為1:1:50~1:1:70；

（3）向涂料A組分中加入固化劑，攪拌均勻，得到超疏水涂料，其中，固化劑和氟碳樹脂的質量比為1:10~1:20；

（4）采用涂布或噴涂的方式將超疏水涂料在基體表面成膜，得到超疏水涂層；

（5）將超疏水涂層在室溫下固化12-24h或60-80℃條件下固化6-8h，得到超疏水涂層。

2.根據權利要求1所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：第一步中所述表面活性劑A包括烷基季銨鹽。

3.根據權利要求2所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：所述烷基季銨鹽包括十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲氯化銨和十二烷基三甲基溴化銨中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：第一步中所述助催化劑包括正戊醇、正丁醇、正己醇和正庚醇中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：第一步中所述表面改性劑B包括烷基硅烷偶聯劑或含氟烷基硅烷偶聯劑。

6.根據權利要求5所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：所述烷基硅烷偶聯劑包括正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一種。

7.根據權利要求5所述的一種基于微/納米無機粒子協同增強氟碳樹脂的超疏水涂料的制備方法，其特征在于：所述含氟烷基硅烷偶聯劑包括十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三甲氧基硅烷中的任意一種。