[发明专利]一种制备自清洁含氟聚合物涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于自清洁涂层领域，涉及一种制备自清洁涂层的方法，特别涉及一种制备自清洁含氟聚合物纳米纤维涂层的方法。

背景技术

聚合物仿生超疏水涂层特有的微纳米双重织构结构，使其显示出优良的自清洁性能（其接触角大于150°，滚动角为0～8°），另外，聚合物超疏水涂层还具有优良的稳定性及耐腐蚀性。因此，聚合物仿生超疏水涂层已经成为近十年来，国内外研究及工程应用推广的热点。

目前已有研究者通过溶剂蒸发法（一步成膜法）制备出聚合物超疏水涂层（ErbilHY,DemirelAL,AvciYandMertO,Transformationofasimpleplasticintoasuperhydrophobic surface,2003Science2991377），但此方法仅适用于室温下的玻璃基材，耐酸碱性差，与基材结合强度低。中国专利“聚四氟乙烯纳米微球的制备方法”（ZL200710188579.9），利用羟基化碳纳米管制得氟化碳纳米管，并与四氟乙烯粉末混合制备出聚四氟乙烯纳米微球（其粒径为90-120nm）。该方法通过碳纳米管的分散作用控制PTFE纳米球形貌，所获得PTFE纳米微球成份单一，不具备自清洁超疏水性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的提供一种制备自清洁含氟聚合物涂层的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制备自清洁含氟聚合物涂层的方法，包括以下步骤：

（1）制备聚苯硫醚分散液：取聚苯硫醚树脂分散于乙醇水溶液中获得聚苯硫醚分散液；

（2）制备含氟聚合物乳液：取含氟聚合物、非离子表面活性剂和碳酸铵分散于乙醇水溶液中获得含氟聚合物乳液；

（3）制备混合涂料：取一定量聚苯硫醚分散液和含氟聚合物乳液混合制得混合涂料；

（4）喷涂：将步骤（3）的混合涂料喷涂在样品表面；

（5）固化：高温固化样品喷涂层；

（6）冷却：冷却步骤（5）固化所得样品。

进一步，所述乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为1:1～2:1。

进一步，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

进一步，所述步骤（2）的含氟聚合物为聚四氟乙烯（PTFE）。

进一步，所述含氟聚合物、非离子表面活性剂、碳酸铵和乙醇水溶液的质量比为8:1:1:100。

进一步，制备混合涂料时聚苯硫醚分散液和含氟聚合物乳液的质量比为3:2～2:1。

进一步，喷涂时混合涂料厚度为20-60μm。

进一步，固化时温度为370-400℃。

进一步，固化步骤在H2气氛保护下进行。

进一步，冷却步骤中冷却方式为随炉冷却。

进一步，固化步骤中无H2保护，冷却步骤中冷却方式为淬火。

进一步，淬火时淬火介质为乙醇干冰混合溶液，淬火温度为-58～-62℃。

进一步，淬火时淬火介质为干冰，淬火温度为-77～-80℃。

本发明具有以下有益效果：（1）本发明所用涂料主要成份为聚苯硫醚和含氟聚合物，聚苯硫醚和含氟聚合物具有优异的耐高温性能、耐酸碱介质以及长期稳定性等综合性能，在本发明的配比下所制备的涂层具有优异的“自清洁”特性；（2）本发明喷涂后的样品在通入氢气保护气氛中高温固化，涂层受氢气流动风力作用，含氟聚合物大分子链段在结晶过程中定向伸展，获得细长有序的纳米纤维，该有序纳米结构表面具有优异的自清洁特性；（3）本发明喷涂后的样品经高温固化后转入温度为-58～-62℃的乙醇干冰混合溶液中淬火处理，由于非连续相界面冷却速率低于连续相表面，导致其非连续相界面构筑出无序的纳米碎段，该纳米结构具有较好的自清洁特性；（4）本发明喷涂后的样品经高温固化后转入温度为-77～-80℃的单一干冰溶液中淬火处理，由于干冰的非均匀性，导致非连续相界面受到由周围连续相剧烈收缩引起的巨大微观拉伸力，从而“抽丝”出PTFE“纳米线/纳米桥”，该纳米结构具有较优异的自清洁特性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为对比实施例1所制得表面涂层的扫面电镜图，其中图a、b和c放大倍数分别为600、2000和10000；

图2为实施例1所制得表面涂层的扫面电镜图，其中图a、b和c放大倍数分别为600、2000和10000；