[发明专利]一种以氟化环氧树脂为基体的超疏水复合材料、制备方法及超疏水表面

说明书

本发明公开了一种以含氟环氧树脂为基体的超疏水复合材料、制备方法及超疏水表面。制备方法包括：使用2,3,5,6‑四氟对苯二甲醇与环氧氯丙烷反应得到低粘度含氟环氧树脂；在光引发剂存在下将4,4’‑二烯丙基双酚A型环氧树脂与1H,1H,2H,2H‑全氟癸硫醇进行光反应得到室温结晶含氟环氧树脂；用偶联剂处理纳米粒子，加入低粘度含氟环氧树脂与室温结晶含氟环氧树脂，超声分散后搅拌2～3小时。向超疏水复合材料中加入固化剂，喷涂、刷涂或滚涂到基材表面，可得到超疏水表面。本发明制备方法简便、反应速率快、制备周期短、所得到的复合材料超疏水性能稳定，且无污染。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成与制备领域，进一步地说，是涉及一种以含氟环氧树脂为基体的超疏水复合材料、制备方法及超疏水表面。

背景技术

超疏水表面在防水、自清洁、减阻和选择性吸收等等方面有广泛的应用。在构建超疏水表面的诸多方法中，使用涂料是最方便、通用的方法。构造超疏水表面的方法一般分两步：首先通过物理法构造微纳米粗糙结构，其次再通过化学改性降低表面能。实验室常用的激光蚀刻、沉积法、溶胶-凝胶和静电纺丝等，但都无法大规模应用。目前许多学者试图找到以较低的成本来大规模生产超疏水表面方案，比如：使用刻蚀涂层、模板法和喷涂纳米颗粒等等方法，但是这些材料对基材的粘附力低并且机械性能很差，实用价值较弱。聚合物/纳米粒子复合体系是作为超疏水涂层的极佳材料，被大量研究人员所重视。

环氧树脂具有优异的附着力、机械性能和优异的化学电阻，被广泛应用于各种用途，如涂料、胶粘剂、纤维增强材料、结构材料和封装材料等。按照其化学结构可以分为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、环氧化烯烃、脂环族环氧树脂等。氟化环氧树脂，通常是由氟化双酚化合物与环氧氯丙烷缩聚而得，由于树脂主链周围紧密排列的氟原子，故而表面张力、摩擦因数、折射率均低，且具有优异的疏水性、耐腐蚀性、耐磨性、耐湿性、耐热性、阻燃性、介电性、耐污染性及耐久性等。因此，以氟化环氧树脂作为基体材料的复合材料与涂料有着优异的综合性能，并对多种基体有着很强的粘接能力。

当前，所见报道的环氧树脂超疏水复合材料的制备方法绝大多数是将环氧树脂固化之后在表面进行低表面能处理及粗糙度构造。这种制备方法需要多步骤进行，方法繁琐，工艺稳定性不佳。所形成的超疏水表面不牢固易破损，并且破损产生的新表面上不再存在低表面能物质(如：各种硅橡胶)，且超疏水所需要的粗糙纹理难以重复形成，因此丧失了超疏水性能。此外，在少有的含氟的环氧树脂复合材料中，多是在环氧固化剂上接上氟化合物，这样通过不同种类的固化剂来调控环氧树脂交联网络的能力则难以奏效。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了两种新型含氟环氧树脂和以其为基体的超疏水复合材料的制备方法及其复合材料。本发明利用2,3,5,6-四氟对苯二甲醇与环氧氯丙烷反应及4,4’-二烯丙基双酚A型环氧树脂与1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇可室温进行点击反应制备了两种含氟环氧树脂。经两种含氟环氧树脂联合使用到纳米颗粒悬浮液中，在加入环氧树脂固化剂进行搭配，由此产生的悬浮液可以喷涂、刷涂或滚涂到多种基材表面，得到了一种牢固可靠的超疏水表面。该制备方法简单、操作简便，工艺稳定性极高，形成的超疏水复合材料牢固可靠且磨损后依旧拥有超疏水性能，对超疏水表面的实际应用具有十分重要的意义。

本发明的目的之一是提供一种以含氟环氧树脂为基体的超疏水复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用2,3,5,6-四氟对苯二甲醇与环氧氯丙烷反应得到低粘度含氟环氧树脂；

(2)在光引发剂存在下将4,4’-二烯丙基双酚A型环氧树脂与1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇进行光反应得到室温结晶含氟环氧树脂；