[發(fā)明專利]一種具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110203952.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112876955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳棟陽(yáng);楊碩;林梅金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D171/10
• 分類號(hào): C09D171/10;C09D7/61;C09D5/08;C08G65/40
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 吳姍姍;蔡學(xué)俊

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層及其制備方法。包括（1）通過(guò)十氟聯(lián)苯和六氟雙酚A縮聚制得含氟聚芳醚；（2）將含氟聚芳醚溶解于極性非質(zhì)子溶劑中，加入適量的SiO₂納米微球和碳納米管（CNT），制得涂料；（3）將涂料噴涂到鋁板和水泥板等基材上，干燥，即得具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層。所得超疏水涂層具有水接觸角高、附著力高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，還具有類似荷葉的自清潔性能，可以防止粘稠泥土黏附。該超疏水涂層制備簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

超疏水現(xiàn)象在自然界十分常見(jiàn)，比如荷葉就具有天然的超疏水性能，這是由于其表面具有“乳突”狀微納米結(jié)構(gòu)還有角質(zhì)層臘狀物質(zhì)的共同作用。除了荷葉外還有很多昆蟲(chóng)也顯示出超疏水的特性，如水蠅依靠腿部上剛毛的超疏水性能獲得了能夠在水面上行走的能力，蝴蝶依靠翅膀上的超疏水性能能夠不被雨水打濕等。

超疏水材料在金屬防腐蝕、自清潔、防結(jié)冰、油水分離等方向都有著不可估量的應(yīng)用前景。新型的超疏水功能材料已經(jīng)成為了材料領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)之一。(Langmuir,2005, 21(19): 8978-8981.)

在有機(jī)聚合物涂層中摻雜無(wú)機(jī)納米材料，可形成微納米尺度的表面形貌，實(shí)現(xiàn)超疏水。硅基材料、碳基材料、金屬氧化物等無(wú)機(jī)材料都可以用來(lái)與聚合物形成無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超疏水涂層。聚合物多是使用聚丙烯酸脂、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂等通用高分子材料。但是，這些聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都較低，無(wú)法在較高的溫度下使用；同時(shí)，他們很難形成鱗片狀等微納米形貌，而是幾乎完全由無(wú)機(jī)粒子構(gòu)成微納米結(jié)構(gòu)，所得涂層超疏水性和穩(wěn)定性不高；另外，他們?nèi)菀资艿绞褂眠^(guò)程中的酸堿腐蝕，機(jī)械摩擦等原因，導(dǎo)致超疏水性能被破壞。

聚芳醚是一種性能優(yōu)良的材料，具有很好的熱穩(wěn)定性，高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性能。含氟聚芳醚是將氟原子引入聚芳醚的分子鏈中，這樣的結(jié)構(gòu)不但降低了表面自由能，也使得超疏水材料具有更強(qiáng)的機(jī)械性能，更好的熱穩(wěn)定性，以及更持久的耐酸、堿、鹽性能。含氟聚芳醚擴(kuò)展了超疏水材料的應(yīng)用場(chǎng)景，令超疏水材料變得更加實(shí)用。

現(xiàn)有技術(shù)中專利CN 110054884 A公開(kāi)了一種超疏水薄膜及其制備方法，其具有層疊的聚芳醚酮薄膜層和二氧化硅納米小球疏水層，所述二氧化硅納米小球疏水層中的納米小球是若干個(gè)，各二氧化硅納米小球上植有若干十三氟辛基支鏈，各二氧化硅納米小球的一部分球體及其部分十三氟辛基支鏈的外延部埋于所述的聚芳醚酮薄膜層內(nèi)，其利用了二氧化硅納米小球和十三氟辛基支鏈外延部的埋入來(lái)提高薄膜疏水性能和抗沖擊性能。但是其對(duì)于二氧化硅種植有十三氟辛基支鏈的工藝較為繁瑣，實(shí)際生產(chǎn)中成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層及其制備方法，以具有優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能的含氟聚芳醚與無(wú)機(jī)納米填料制備超疏水涂料，使被涂覆的基材如鋁板、水泥板等獲得抵抗粘稠泥土污染的能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種具有鱗片狀形貌的含氟聚芳醚基超疏水涂層的制備方法，包括以下步驟：

（1）將摩爾比為1:1的十氟聯(lián)苯和六氟雙酚A溶解于 N-甲基吡咯烷酮中，配制成質(zhì)量濃度為10~50%的溶液，在氬氣的保護(hù)下加入摩爾量為六氟雙酚A的2~10倍的氟化銫，室溫磁力攪拌10~20小時(shí)，然后倒入去離子水中析出沉淀，收集沉淀并用二氯甲烷溶解制成質(zhì)量濃度為1~10%的溶液，再倒入甲醇中析出沉淀，過(guò)濾收集沉淀，在60 ℃的真空烘箱中干燥12-48h得到含氟聚芳醚。

所述含氟聚芳醚的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：

其中，n=10~200。