[发明专利]一种高分散型含氟纳米微球和环氧树脂超双疏性表面

说明书

技术领域

本发明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。

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。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：(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。

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，是属于自清洁涂料技术领域，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。该发明提供的自清洁涂料，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。本发明只有具有疏水性，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、200480020813.1、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。