全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料及其制备方法和使用方法，该涂料包括涂料体系和固化剂，其中涂料体系的组分包括环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚和有机溶剂，固化剂是由二乙烯三胺和全氟丁酸经反应制成。其制备方法包括涂料体系的制备和固化剂的制备。其使用方法是将固化剂溶于稀释剂中，将所得固化剂溶液加入到涂料体系中，混合均匀，涂覆于所需表面固化即可。本发明专利技术的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料具有良好超疏水性能、较好耐磨性能、耐水流冲击、耐腐蚀性、粘附力强、适用范围广等优点，且制备方法简单易实施，适合大面积使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料的制备领域，涉及一种超疏水涂料及其制备和使用方法，具体涉及一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料及其制备方法和使用方法。
技术介绍
因在自清洁、防冰、油水分离等领域的可应用性，接触角大于150°、滚动角小于10°的超疏水现象在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。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。使用微米或纳米粒径的粒子来提高疏水表面的粗糙度是一个行之有效的方法，常用的粒子有SiO2、Fe3O4、ZnO、PTFE等。在已知的大量方法中，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的制约而难以大规模应用。因此，发展一种具有良好疏水性、耐磨性、耐水流冲击和耐腐蚀性的超疏水涂料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术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、较好耐磨性能、耐水流冲击、耐腐蚀性、粘附力强、适用范围广的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料及其制备方法和使用方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，所述全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料包括涂料体系和固化剂；所述涂料体系包括环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚和有机溶剂；所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量比为1∶0.4～3.5∶0.1～0.3；所述有机溶剂的质量与所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的总质量之比为1.5～10∶1；所述固化剂是由二乙烯三胺和全氟丁酸经反应制备得到。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，优选的，所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量比为1∶1～3∶0.2～0.3。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，更优选的，所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量配比为1∶1.5～3∶0.2。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，优选的，所述环氧树脂为E-51环氧树脂、E-44环氧树脂、E-42环氧树脂中的一种；和/或，所述有机溶剂为丙酮、乙醇或乙酸乙酯；和/或，所述二乙烯三胺的纯度为99%以上，所述全氟丁酸的纯度为99.5%以上。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，更优选的，所述二乙烯三胺与全氟丁酸的摩尔比为1∶1～2。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，进一步优选的，所述二乙烯三胺与全氟丁酸的摩尔比为1∶1，所述环氧树脂为E-51环氧树脂，所述环氧树脂与所述固化剂的质量比为10∶4。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，优选的，所述聚四氟乙烯微粒的平均粒径为100nm～1μm。上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，更优选的，所述聚四氟乙烯微粒的平均粒径为100nm～200nm。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料的制备方法，所述制备方法包括涂料体系的制备和固化剂的制备：所述涂料体系的制备过程如下：将环氧树脂溶于部分有机溶剂中，得到环氧树脂溶液；将聚四氟乙烯微粒分散于另一部分有机溶剂中，得到聚四氟乙烯悬浊液；将聚四氟乙烯悬浊液与环氧树脂溶液混合，经搅拌后，加入聚全氟甲基异丙基醚，继续搅拌，得到涂料体系；所述固化剂的制备过程如下：先将二乙烯三胺与全氟丁酸分别溶解于溶剂中，然后将所得全氟丁酸溶液加入到所得二乙烯三胺溶液中，经氟化反应后，除去溶剂，得到固化剂。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料或者上述的制备方法制得的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料的使用方法，包括以下步骤：将固化剂溶于稀释剂中，将所得固化剂溶液加入到所述涂料体系中，混合均匀后，涂覆于所需表面固化即可。本专利技术的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料中，固化剂与100g环氧树脂的质量比是根据固化剂的胺用量=固化剂的胺当量×环氧树脂的环氧值的计算公式来获得，具体计算过程为本领域的公知常识，即二乙烯三胺与全氟丁酸的摩尔比、环氧树脂的具体型号确定后，固化剂与环氧树脂的质量比也确定了。其中，固化剂的胺当量由二乙烯三胺和全氟丁酸的摩尔比1∶a（a≤2）确定，胺当量为（103+214a-18a）/（5-a），其中103为二乙烯三胺的分子质量，214为全氟丁酸的分子质量，18为所生成水的分子质量，（103+214a-18a）为新生产固化剂的分子质量，（5-a）为所含活泼氢个数。本专利技术的制备方法中，所述固化剂的制备中所用溶剂优选为水或乙醇。本专利技术的使用方法中，所述固化是在常温下固化12h或在100℃下固化1h，但不限于此。本专利技术的使用方法中，所述稀释剂为丙酮、乙醇或乙酸乙酯，优选与涂料体系的有机溶剂保持一致。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提供了一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，包括涂料体系和固化剂，其中涂料体系包括环氧树脂、聚四氟乙烯微粒和聚全氟甲基异丙基醚，固化剂是由二乙烯三胺和全氟丁酸经反应制成。本专利技术中全有机涂料在耐腐蚀方面有着独特的优势，多重氟化则有利于表面疏水性能以及在耐腐蚀性能上的提高，环氧树脂拥有优良的力学性能、耐化学腐蚀性能和与基底的粘接性能，这三个重要的技术特征在本专利技术的复合涂料中起到了协同增效的作用，使本专利技术的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料具有优异的超疏水性能、较好耐磨性能、耐水流冲击、耐腐蚀性、粘附力强、适用范围广等性能。2、本专利技术的超疏水复合涂料所制备的超疏水表面在抗水流冲击方面具有良好的性能，最高能承受流速高达34m/s（韦伯数43000）的水流冲击，在一定程度上能满足室内外的大规模应用。3、本专利技术超疏水复合涂料所制备的超疏水表面具有良好的耐腐蚀性，在王水中浸泡1h和1mol/L的NaOH溶液中浸泡24h，都仍然能保持超疏水状态。4、本专利技术的超疏水复合涂料所制备的超疏水表面具有优良的耐磨性能，循环100次后，5cm处的样品表面的接触角仍然能保持在145°以上。5、本专利技术的超疏水复合涂料所制备的超疏水表面具有与基底粘附力强的特点，经粘附力测试，在循环30次后，表面仍保持超疏水性能。6、本专利技术的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料的制备方法简单易行，成本低廉，使用方法方便快捷、简单易操作，适用于不同材质基板的大面积使用。附图说明图1为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的SEM图（放大倍数为10000倍）。图2为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的粘附性能测试方法示意图。图3为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的粘附性能测试结果图。图4为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的耐磨性能测试方法示意图。图5为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的耐磨性能测试结果图。图6为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样的耐水流冲击试验方法示意图。图7为本专利技术实施例1中全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料所制备涂层试样在34m/s的水流冲击下不同时间的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料包括涂料体系和固化剂；所述涂料体系包括环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚和有机溶剂；所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量比为1∶0.4～3.5∶0.1～0.3；所述有机溶剂的质量与所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的总质量之比为1.5～10∶1；所述固化剂是由二乙烯三胺和全氟丁酸经反应制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料包括涂料体系和固化剂；所述涂料体系包括环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚和有机溶剂；所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量比为1∶0.4～3.5∶0.1～0.3；所述有机溶剂的质量与所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的总质量之比为1.5～10∶1；所述固化剂是由二乙烯三胺和全氟丁酸经反应制备得到。2.根据权利要求1所述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量比为1∶1～3∶0.2～0.3。3.根据权利要求2所述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述环氧树脂、聚四氟乙烯微粒、聚全氟甲基异丙基醚的质量配比为1∶1.5～3∶0.2。4.根据权利要求1～3中任一项所述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述环氧树脂为E-51环氧树脂、E-44环氧树脂、E-42环氧树脂中的一种；和/或，所述有机溶剂为丙酮、乙醇或乙酸乙酯；和/或，所述二乙烯三胺的纯度为99%以上，所述全氟丁酸的纯度为99.5%以上。5.根据权利要求4所述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂料，其特征在于，所述二乙烯三胺与全氟丁酸的摩尔比为1∶1～2。6.根据权利要求5所述的全有机多重氟化环氧超疏水复合涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超义，吴彬瑞，曾竟成，李为民，杨孚标，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43