[发明专利]一种高结合力氟硅涂层材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种高结合力氟硅涂层材料及其制备方法，通过PS模板制备金属球形储存空间，所述储存空间能够有效提高氟硅涂层与基材的结合力，所述氟硅涂层显示出极高的疏水性能。

技术领域

本发明涉及一种含氟硅涂料组合物，其属于《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》包含的新材料产业中的表面功能材料，属于高分子防污新材料技术领域。

背景技术

氟化硅氧烷化合物利用硅氧烷基团的水解缩合反应能够与基材表面形成化学交联，提供粘结性，而氟化有机基团具有较低的临界表面张力，可提供防污性。然而现有的氟硅防污产品，其聚合物表面硬度低，耐磨性和耐久性较差，或者是成膜不充分，与基材之间的粘结性达不到要求，涂膜受到轻微摩擦即会脱落。

申请号为201810793497.5的发明专利公开了一种含氟超亲水自清洁涂料，将其提供的一种水溶性含氟嵌段共聚物添加到水性涂料中后，可使涂料具有较高的亲水自洁性，与基材粘结性好，但其只适用于水性涂料，且水性涂料涂膜的机械性能如耐磨性、抗冲击性能较差，只有拒油性、没有拒水性，应用受到限制。

申请号为201910192216.5的发明专利公开了一种表面防污处理剂组合物，其包含氟化聚醚硅氧烷、含氨基氟化聚醚化合物以及惰性氟油，该处理剂形成的表面处理层与水的静态接触角为114°，摩擦耐久性达18000次，但表面处理层与基材之间的结合力一般，防污性能也有待提高。

发明内容

本发明提出一种高结合力氟硅涂层材料及其制备方法，通过PS模板制备金属球形储存空间，所述储存空间能够有效提高氟硅涂层与基材的结合力，所述氟硅涂层具有优良的拒水、拒油、抗污性。

一种高结合力氟硅涂层材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤:

（1）在经过预处理的铝材表面自组装单层PS小球；

（2）以所述PS小球为模板，在铝材表面制备球形储存空间；

（3）按配比称量有机氟硅树脂预聚物、氟硅表面活性剂和氟化溶剂，在反应釜中充分搅拌均匀获得含氟硅涂料，采用喷涂装置将含氟硅涂料均匀喷涂经过步骤（2）处理的铝材表面，室温下静置24-48小时，固化形成含氟硅涂层。

其中所述有机氟硅树脂预聚物30-75份，结构式如下：

其中，a、b、c为1~3的整数，相同或不相同；m、n为1~4的整数，相同或不相同；所述有机氟硅树脂预聚物的数均分子量在8000-50000之间；

其中所述氟硅表面活性剂15-35份；

其中所述氟化溶剂20-50份。

进一步的，经过预处理的铝材表面自组装单层PS小球制备过程如下：称取0.2g十二烷基磺酸钠和0.1g过硫酸钾溶解在 70ml甲醇和水的溶液中，其中甲醇的比例为10:3.5，保持氮气氛围，磁力搅拌30min，升高温度于75^oC，加入经过10wt.%NaOH萃取洗涤三次的聚苯乙烯单体，反应12h，将得到的白色乳液取出，所述白色乳液通过注射器缓慢加入到6wt.%十二烷基硫酸钠去离子水溶液中，使用经过预处理的铝材将浮在水面的聚苯乙烯单层捞起，自然干燥。

进一步的，所述PS小球为模板，在铝材表面制备球形储存空间的制备过程如下：采用反应离子刻蚀技术，减少PS小球的纳米尺寸：反应离子刻蚀的参数：射频功率为30W，压力为9.5Pa，氧气流量为50SCCM，然后将经过反应离子刻蚀技术的样品进行电子束蒸发金属层，电子束蒸发金属层参数：真空度5*10^-3，蒸发功率17.5kW，蒸发速度0.35nm/s，时间22.5min，所述金属选择镍，金属层的厚度大于PS小球的直径。