本发明专利技术公开了一种高分散型含氟纳米微球和环氧树脂超双疏性表面，该高分散型含氟纳米微球是在纳米微球表面接枝上端基为化合物D的含氟聚合物，然后再将端基为化合物A的高分散性聚合物与含氟聚合物通过狄尔斯-阿尔德反应连接后得到的。将高分散型含氟纳米微球分散在低沸点溶剂中，然后加入液体环氧树脂和环氧树脂固化剂，制备成一种具有超双疏效果的环氧树脂涂料，然后再喷涂在基底材料上，干燥后即得到超双疏性表面。本发明专利技术的环氧树脂超双疏性表面具有优异的疏水疏油性，其中疏水疏油的接触角大于150°，滚动角小于5°；本发明专利技术制备超双疏性表面的过程避免了使用有毒的含氟溶剂，利用环氧树脂涂料的优异粘接性能可在大多数材料表面构筑超双疏界面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子超双疏性材料领域，具体涉及一种表面接枝有高分散性聚合物的含氟纳米微球及其制备方法，以及由该含氟纳米微球制备得到的具有自清洁功能的环氧树脂超双疏性表面。
技术介绍
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。超双疏(疏水疏油)材料，作为一种具有特殊浸润性的纳米材料是当今的研究热点。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。相对于构筑超疏水界面来讲，超双疏材料的制备和构筑显得更难，主要是涉及到的科学和技术问题更多，因此在这方面还是处于研发阶段，很少有关于超双疏材料工业化产品的报道出现。超双疏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。就目前的文献和专利报道来讲，超双疏材料的制备方法主要有如下几种(I)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。电化学腐蚀法这种方法虽然简单，但是只能针对某一特殊界面(如金属表面)而构筑超双疏界面，无法形成比较广阔的应用领域；气相沉积法气相沉积法制备超双疏材料时，一般是先用气相沉积法制备一种粗糙界面，然后再在粗糙表面上吸附或者化学接枝上滴表面能物质，这种方法只能针对一些特殊的界面，然后采用的气相沉积方法相对来讲也比较麻烦、步骤繁琐、成本较高、不是适合工业生产；相分离法主要是利用聚合物的溶解度或表面能的差别在表面上形成粗糙的同时构筑低表面能界面，方法比较简单；但是存在一些问题，如相分离的结构如何固定(也就是说这种相分离结构存在一定的不稳定性)；如温度、光等外界因素，都可能会破坏这种相分离结构；另外，如何实现这种结构与基材表面的粘接。这个也是一个需要重点考察的问题；自组装方法自组装方法是先组装成一种粗糙表面，然后再在表面上接枝低表面能物质，或者利用低表面能的纳米微米粒子组装成粗糙表面，这种方法相对来讲更简单，因此具有一定的产业化应用前景。就国内的相关研究来讲，有不少利用含氟聚合物在粗糙表面构筑超疏水的专利， 如专利CN200610029160. 4，一种荷叶效应自清洁氟碳涂料，是属于自清洁涂料
，具体涉及一种荷叶效应自清洁氟碳涂料。该自清洁氟碳涂料主要由有机硅改性氟碳树脂、固化剂、疏水粒子、颜料、填料、助剂和溶剂组成。该专利技术提供的自清洁涂料，按照常规双组分涂料配制方法配制，可常温固化并得到高耐污染、高耐候，且具备自清洁功能的涂膜。本专利技术只有具有疏水性，而不具备疏油性，因此无法构筑超双疏界面。此外，还有约40 余项专利(如专利 200910103117. 1,200480020813. I、 200780037824.4,201020223508. 5,200810161892. 8,200310119322. X,200910103114. 8、 200610105319.6,200810150664. 0,200780016060. 0,200910211568. 7,200510125518. 9 和 200910117748.9等)介绍了超疏水表面的制备方法，但是这些专利制备的材料的表面不具备超疏油特性。而关于超疏油方面的专利则比较少，主要有03119013. 8,01110291. 8、 200610042148. 7,200510065816. 3,200510102186. 2 和 01141502. 9，但是均存在一定的技术问题。如专利CNOl 141502. 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。经本专利技术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、成本闻等缺点。专利CN00103573. 8介绍了一种超双疏表面处理剂和用途，该专利中专利技术的超双疏(疏水、疏油)表面处理剂是由含氟有机硅氧烷化合物和一些化学助剂组成的。可用于玻璃、陶瓷、金属、纸制品、塑料、纤维和纺织物表面的防油、防水处理及鱼雷、舰船和输油、 输水管道等方面。专利技术中提到含氟有机硅氧烷化合物是一种单分子层化合物，其分子量比较低，不具备较好的耐酸碱性。专利CN200610042148. 7介绍了一种氟硅超双疏不粘涂料，该专利技术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。本专利技术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。该专利技术所制备的涂层具有非常优异的超双疏特性，同时，由于该法采用共价键与基材表面进行键合，从而使得超双疏性能具有非常优异的耐久性，可望规模化应用。但是，该法需要处理的表面含有活性基团(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所制备的超双疏材料性能也十分优异，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡继文，邹海良，候成敏，张干伟，何谷平，李银辉，涂园园，刘国军，胡攸，卢汝烽，李伟，刘锋，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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