一种超疏水氟涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及氟涂料及其制备方法。


背景技术：

2.超疏水现象源于人类对大自然中荷叶效应等的认识。超疏水表面指与水接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
的表面。超疏水现象近些年引起了广泛关注，且研究表明，制备超疏水表面通常需要满足两个条件：使用低表面能物质以及在材料表面构筑微纳二级结构。
3.超疏水表面特殊的表面润湿性使其在防水、防覆冰、防腐蚀以及流体运输方面具有广泛的应用前景。目前制备超疏水表面的方法有溶胶-凝胶法、化学气相沉积、相分离、电沉积以及激光雕刻等，这些方法常常存在着制备麻烦，条件苛刻等缺点。
4.在目前已知的大量方法中，所制备的超疏水表面由于受到耐水压冲击、耐磨性和耐腐蚀性等性能不佳而无法大规模使用。因此，开发出一种具有良好疏水性、较好耐磨性能、耐水流冲击、耐腐蚀性、粘附力强、适用范围广的超疏水材料具有重要意义。
5.氟涂料是一种以含氟聚合物为成膜物质的高分子材料，经过一定的施工工艺，涂敷于物体表面，能够在物体表面均匀覆盖和比较良好附着，在适宜条件下经过一段时间而固化形成连续的漆膜。与其它涂料相比这类涂料含氟涂料的优势主要在于其光滑性好、硬度强、附着力大、耐腐蚀性强，具有耐药品性、非粘附性、耐高低温性、耐候性及低摩擦性等特性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有良好超疏水性能，还具有较好的耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性能和黏附性能的可广泛使用的超疏水氟涂料及其制备方法。
7.本发明得到涂料包括两个组分，组分a和组分b；所述组分a包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚和有机溶剂a；其中，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量比为1：0 .5～3：0 .5～3：0 .1～0 .8：0 .3～0 .5；所述有机溶剂a的质量与所述聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵和聚氧乙烯醚的总质量之比为2～20：1；较佳的，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量比为1：2：1.5：0.5：0.5；较佳的，有机溶剂a的质量与所述聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵和聚氧乙烯醚的总质量之比为10：1；所述组分b包括固化剂和有机溶剂b，所述固化剂为氨乙基哌嗪或甲基四氢苯酐，所述环氧树脂与所述固化剂的质量比10：2～4，所述有机溶剂b的质量与所述固化剂的质量比为5～10：1；
较佳的，环氧树脂与所述固化剂的质量比10：3，所述有机溶剂b的质量与所述固化剂的质量比为8：1；所述的有机溶剂a和有机溶剂b相同，均为乙醇、丙酮、二甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的一种或几种混合物；所述聚四氟乙烯微粉为杜邦mp1100系列、杜邦mp1200系列、旭硝子fl1680系列、旭硝子l150j系列或大金l5f；较佳的，所述聚四氟乙烯微粉为杜邦mp1100系列、杜邦mp1200系列f；进一步的，所述环氧树脂为e-31环氧树脂、e-44环氧树脂或e-51环氧树脂。
8.进一步的，所述氟化石墨的含氟量为20％～80％，平均粒径为50nm~10μm。
9.所述的超疏水含氟涂料的方法，包括：组分a的制备：将聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂置于反应釜内溶于部分有机溶剂a中，搅拌10~100分钟，待组分混合均匀后停止搅拌，得到混合溶液溶液；将氟化石墨、聚氧乙烯醚和碳酸铵分散于剩余的有机溶剂a中，得到氟化石墨乳液；将氟化石墨乳液与环氧树脂溶液混合，继续搅拌5~20分钟待各组分混合均匀后停止搅拌，得到组分a；组分b的制备：将氨乙基哌嗪或甲基四氢苯酐溶于有机溶剂b中，搅拌10~100分钟，待组分混合均匀后停止搅拌，得到氨乙基哌嗪溶液即组分b。
10.根据权利要求5所述的超疏水含氟涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述组分a加入到所述组分b中，混合均匀，涂覆于所需表面固化，涂覆方式为旋涂，刮涂或喷涂。
11.本发明的有益效果：1、本发明提供了一种超疏水氟涂料，包括组分a和组分b，其中组分a包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵和聚氧乙烯醚，组分b是由固化剂氨乙基哌嗪制得。本发明中超疏水氟涂料在稳定性方面有着独特的优势；氟化石墨有利于表面疏水性能以及在耐腐蚀性能上的提高；氨乙基哌嗪是环氧树脂的固化剂，而环氧树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性能和与底物的粘接性能，可以形成稳定的环氧树脂固化剂；氟化石墨可以与氨乙基哌嗪发生反应，有利于更好的粘接，有利于整个体系的稳定和结合；碳酸铵可起到缓冲作用，维持酸碱平衡；这些成分在本发明的氟涂料中起到了协同增效的作用，使本发明的超疏水氟涂料不仅具有优异的超疏水性能，而且具有较好的耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性能和黏附性能。
12.2、本发明的超疏水氟涂料的原料均为成本低廉的市售产品，而且配方精简种类少，制备方法简单易行，使用方法也简便快捷，适用于不同材质基板的涂覆，可大面积广泛使用。
具体实施方式
13.以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
14.实施例1组分a的制备：首先，将聚四氟乙烯(2g)、聚偏二氟乙烯(2g)、e-51环氧树脂(2g)溶
解于乙醇(5ml)中，得到混合溶液；将氟化石墨(4g)，其中氟化石墨含氟量为50％，氟化石墨微粒的平均粒径为100nm分散于乙醇(25ml)中，并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min，再向氟化石墨分散液中加入碳酸铵(0 .5g)和聚氧乙烯醚(0.5g)，再在600r/min的转速下分散20min，得到氟化石墨乳液。然后，将氟化石墨乳液加入到环氧树脂的乙醇溶液中，并使用电磁搅拌机搅拌20min，保证充分混合，得到组分a(30 .1g)。
15.组分b的制备：将氨乙基哌嗪 (0.6g) 加入到乙醇(5ml)中稀释，搅拌，保证稀释分散，得到氨乙基哌嗪的乙醇溶液，即组分b。
16.涂覆方法：首先，将上述制备的组分b加入到组分a中，在1000r/min的转速下分散20min，然后超声分散20min，再在1000r/min的转速下分散10min。然后使用喷涂或刷涂的方式将混合均匀的涂料涂覆至玻璃板上，在高温100℃下固化1h小时，得到超疏水氟涂料的涂层样品。
17.所得到的超疏水氟涂层拥有较高的水接触角（153.1
±
0.3
°
），和较低的滚动角，达到了超疏水涂层的标准，同时由于该涂层的结构中有含氟结构，其耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性较一般涂层优异，此外该涂层对可见光有良好的透过性，实施例2组分a的制备：首先，将聚四氟乙烯(2g)、聚偏二氟乙烯(1.8g)、e-51环氧树脂(2.5g)溶解于丙酮(5ml)中，得到混合溶液；将氟化石墨(4g)，其中氟化石墨含氟量为50％，氟化石墨微粒的平均粒径为100nm分散于丙酮(25ml)中，并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min，再向氟化石墨分散液中加入碳酸铵(0 .5g)和聚氧乙烯醚(0.5g)，再在600r/min的转速下分散20min，得到氟化石墨乳液。然后，将氟化石墨乳液加入到环氧树脂的丙酮溶液中，并使用电磁搅拌机搅拌20min，保证充分混合，得到组分a。
18.组分b的制备：将氨乙基哌嗪(0.8g) 加入到丙酮(5ml)中稀释，搅拌，保证稀释分散，得到氨乙基哌嗪的丙酮溶液，即组分b。
19.涂覆方法：首先，将上述制备的组分b加入到组分a中，在1000r/min的转速下分散20min，然后超声分散20min，再在1000r/min的转速下分散10min。然后使用喷涂或刷涂的方式将混合均匀的涂料涂覆至玻璃板上，在60℃下固化2h小时，得到超疏水氟涂料的涂层样品。
20.所得到的超疏水氟涂层拥有较高的水接触角（152.8
±
0.2
°
），和较低的滚动角，达到了超疏水涂层的标准，同时由于该涂层的结构中有含氟结构，其耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性较一般涂层优异，此外该涂层可在60℃的条件下进行固化，固化条件简单温和。
21.实施例3组分a的制备：首先，将聚四氟乙烯(2g)、聚偏二氟乙烯(2g)、e-51环氧树脂(2g)溶解于乙醇(5ml)中，得到混合溶液；将氟化石墨(4g)，其中氟化石墨含氟量为50％，氟化石墨微粒的平均粒径为100nm分散于乙醇(25ml)中，并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min，再向氟化石墨分散液中加入碳酸铵(0 .5g)和聚氧乙烯醚(0.5g)，再在600r/min的转速下分散20min，得到氟化石墨乳液。然后，将氟化石墨乳液加入到环氧树脂的乙醇溶液中，并使用电磁搅拌机搅拌20min，保证充分混合，得到组分a。
22.组分b的制备：将甲基四氢苯酐(0 .6g) 加入到乙醇(5ml)中稀释，搅拌，保证稀释
分散，得到甲基四氢苯酐的乙醇溶液，即组分b。
23.涂覆方法：首先，将上述制备的组分b加入到组分a中，在1000r/min的转速下分散20min，然后超声分散20min，再在1000r/min的转速下分散10min。然后使用喷涂或刷涂的方式将混合均匀的涂料涂覆至铁板上，在高温100℃下固化1h小时，得到超疏水氟涂料的涂层样品。
24.所得到的超疏水氟涂层拥有较高的水接触角（154.0
±
0.3
°
），和较低的滚动角，达到了超疏水涂层的标准，同时由于该涂层的结构中有含氟结构，其耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性较一般涂层优异，此外该涂层对可见光有良好的透过性。