[发明专利]一种高分散性超双疏微球及其制备的自清洁环氧树脂涂料

说明书

技术领域

本发明属于高分子超双疏材料领域，具体涉及一种高分散型超双疏微球及其制备方法，及由该超双疏性微球制备得到的自清洁环氧树脂涂料。

背景技术

纳米材料及微纳复合材料尤其是具有特殊浸润性的微纳复合材料是纳米材料科学研究和实际应用方面的重要方向。其中，超疏水表面是指那些表面静态接触角大于150°的固体表面，固体表面的这种特殊的状态(性质)被称为超疏水状态(性质)。若某一表面上的水和油的静态接触角都大于150°且其滚动角都小于5°，则该界面可称之为超双疏界面；由于界面具有疏水疏油的功能，因此表面上粘接的污渍及灰尘很容易被水或者油冲洗掉，因此超双疏界面具有自清洁的功能，因此又称超双疏材料为自清洁材料。

自清洁材料可广泛应用于建筑建材电力、军事、纺织、皮革、包装材料、厨卫用具、输油管道、金属加工等生产生活的各个方面，因此具有十分广阔的应用前景。目前国内外已经有许多科研工作者开始这方面的研究，因此也形成了许多相关方面的科研成果。这方面还是处于研发阶段，很少有关于自清洁材料工业化产品的报道出现。

就目前的文献和专利报道来讲，超双疏性自清洁材料的制备方法主要有如下几种：(1)电化学腐蚀法；(2)气相沉积法；(3)相分离法；(4)电化学沉积法；(5)自组装法等。尽管制备的方法多种多样，但是最基本的原理是相同的，也就是采用不同的方法构筑一层具有低表面能的粗糙度表面。由于含氟材料具有较低的表面能，因此，在微纳粗糙的材料表面接枝上一层具有低表面能效果的含氟化合物或含氟聚合物的薄膜，成为制备超双疏材料中最为经济有效的方法。

如专利CN01141502.9，同时具有超双亲/超双疏复合功能的织物处理方法，该专利属于纺织品加工领域，特别涉及织物的超双亲/双疏复合功能处理方法。经本发明方法处理后的织物可迅速吸收人体排出的汗水，并高效排出到外界，而且使皮肤和织物不形成大面积粘附，使人们感觉干爽舒适。这方法主要是用于纺织物的表面处理，因此该方法构筑超双疏界面不具备普适性。同时法采用的等离子处理的方法，需要特殊设备、工艺复杂、成本高、不能大面积使用等缺点。

专利CN200610042148.7介绍了一种氟硅超双疏不粘涂料，该发明涉及一种含氟硅材料的不粘涂料，这种不粘涂料主要是由固化剂(缩二脲)，氟碳树脂(四氟乙烯)，有机硅树脂(端羟基有机硅树脂)，颜填料，硅微粉，氟微粉等按照一定比例组成的。本发明的不粘涂料具有不粘性能好、常温干燥、耐老化、易于施工的优点。这种方法构筑超双疏材料的性能不是很优异，其疏水疏油性相对来讲不够优异，主要因为其中的氟碳树脂的表面能相对来讲还没有达到超双疏材料对表面能的要求。

专利201110131477.X提出了一种含氟双功能微球的制备方法，并以此为基础构筑超双疏表面。主要方法是制备一种含有多种官能团的纳米或微米级粒子，使其表面不仅含有含氟化合物，还有能够与基质反应而形成共价键的基团，再将这种表面接枝有含氟化合物和可与基质进行化学键合的纳米或微米微球喷涂在基材表面，并以此构筑超双疏界面。该发明所制备的涂层具有非常优异的超双疏特性，与基材表面有较强的结合能力，同时其超双疏性能具有非常优异的耐久性，可望规模化应用。但是，该法对于基材的表面有较高的要求，需要采用一定的处理方法使得基材表面具有含有活性基团(如羟基、羧基、氨基等)，同时，该方法中需要用到含氟溶剂实现纳米微球的分散，因此，适用范围受到一定限制。

专利201110090620.5提出了一种双疏性含氟可交联嵌段共聚物的制备及其在二氧化硅表面组装后形成含氟纳米微球，主要是先合成一种同时具有可交联和含氟功能的嵌段共聚物，并将其组装到纳米微球的表面上。再将这种纳米微球喷涂在基材表面上，则可制备一种性能十分优异的超双疏材料。当嵌段聚合物中的含氟链段达到10以上时，其疏水疏油接触角可以达到150°，滚动角小于5°。但是这种表面接枝有含氟聚合物的纳米微球只能分散在含氟溶剂中，同时与大多数表面不具备较好的粘接性和成膜性，因此尽管其性能十分优异，但是离工业化应用还存在一定的距离。

专利201110266897.9提出了一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可以赋予表面很好的超双疏性。该专利中的含氟含硅共聚物的合成方法比较简单，制备超双疏材料性能也十分优异，可以在纺织物和纸片的表面上构筑一层疏水疏油自清洁界面。但同样能存在需要使用含氟溶剂且待处理的表面需含活性基团等的缺点，使用范围受到一定限制。