[发明专利]含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体及其制备方法与应用。

背景技术

表面润湿性是固体表面的重要特征之一，润湿性可用表面上水的接触角来衡量，通常将水接触角在150°以上、滚动角小于10°的表面称为超疏水表面，表面对油拥有大于150°的接触角，可认为是超疏油表面。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。超疏水表面和超双疏表面具备一定的自清洁功能，即表面污染物如灰尘等可以被滚落的水滴带走而不留下任何痕迹。自清洁涂层具有节水、节能、环保等优势，越来越受到人们的广泛关注，是目前材料学科研究的热点之一。

固体表面的粗糙度和低表面能是制备超疏水或超双疏表面最关键的影响因素，含氟化合物和含氟物质因其低表面能而广泛应用于该领域。为了在玻璃、金属等光滑表面构建超疏水或超双疏表面，当前常用的方法是将二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁等无机纳米/微米粒子和含氟物质共混或将纳米/微米级粒子氟化，然后将氟化的纳米/微米级粒子涂到材料表面从而构建超疏水或超双疏表面。这些方法中，物质、无机粒子和基底之间很难真正通过化学键合作用粘合在一起，主要是靠物理吸附作用，因此超双疏表面的耐久性不是很好。另外，制备氟化无机粒子需要将含氟物质接枝到无机粒子表面的这种异相反应，大部分报道都需要对无机粒子表面进行一系列处理，步骤较为繁琐导致很难大规模的产业化。本研发团队在超双疏领域经过不断的改进，提出多种相关方面的产品，并形成多项相关方面的专利。

专利201110131477.X提出一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超双疏表面。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优异的超双疏特性，且涂层通过共价键与基材表面进行键合，从而使得超双疏性能具有较好耐久性。但是，该法可处理的基材具有一定的局限性，必须含有活性基团(如羟基、羧基、氨基等)，否则不具备粘结性，而且含氟微球需要分散在含氟溶剂中。

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，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，成本较高，并且需要共混组装反应，工艺比较复杂，而且基材需含活性基团，不具有普适性。

专利201110373304.9提出了利用原子转移自由基聚合在氨基改性无机微球表面接枝可交联单体和含氟单体得到可交联的超双疏性微球，该含氟微球组装成膜得到超双疏表面性能优异，不仅具有较好的疏水疏油接触角，同时具有很好的耐酸碱性，也有较好的耐候性。但是该方法的处理过程较为繁琐，对试剂、设备要求较高，而且含氟微球需要分散在含氟溶剂中，表面也没有粘结性基团，因此粘接性也不是很强。

尽管上述专利解决了超双疏方面的诸多问题，然后在大规模生产和实施的过程中，依然存在诸多的问题，如方法复杂，成本较高等。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法得到的含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体的制备方法，包括如下步骤：

（1）将微球分散在溶剂B中，超声处理0.5～2h后，在反应温度为80～120℃、搅拌速度为100～500rpm的条件下，加入环氧树脂和催化剂D，然后保温反应1～5h，去除溶剂B，再将体系在100～150℃下真空干燥0.5～2h，得到表面接枝有环氧基团的微球与环氧树脂杂化体；

（2）将步骤（1）得到的表面接枝有环氧基团的微球与环氧树脂杂化体溶解在溶剂E中并超声0.5～5h，然后于80～120℃和搅拌速度为100～500rpm的条件下，加入含氟化合物、分散性化合物和催化剂D1，反应1～5h，反应结束后即可得到所述含氟纳米微球/含氟环氧树脂杂化体。

优选的，步骤（1）中所述的超声处理的功率为100～500w、温度为35～70℃；所述环氧树脂和催化剂的加入速度为0.5～10g/min；