一種含氟雙功能性微球及其應用的製作方法

2023-05-26 03:19:26

專利名稱：一種含氟雙功能性微球及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於有機材料領域，具體涉及一種含氟雙功能性微球及其應用。
背景技術：
超雙疏表面，是指水滴和油滴在其表面的接觸角都大於150°的表面，液滴在其表面滑動時，表面的傾斜角度應小於10°。由於液滴能夠在其表面自動團聚成為球狀，且很容易滑動，所以，這樣的材料具有很好的自清潔性能。自然界中有很多的疏水表面，比如荷葉表面，水黽的腳等。通過對天然界中超疏水材料的研究發現，這些材料的表面都是由表面能很低的化合物組成，而且，這些材料表面都具有很高的粗糙度，有的甚至具有多級的粗糙表面。科學家們發現，降低材料的表面能和提高材料表面的粗糙程度是兩個最為直接有效的提高材料自清潔性能的方法。氟是一種表面能很低的元素，含氟的材料一般都具有較好的疏水疏油性能。然而， 含氟化合物的造價一般都很高，如果用含氟化合物作為原料製造產品將會使生產成本大大提高。所以在材料表面鍍上一層含氟化合物就成為製備疏水疏油材料最為經濟有效的方法。同時，這種方法還可以保持材料內部的組成和性質不會改變。目前，製備含氟疏水疏油材料有如下幾種方法1、直接氟化法直接將含氟化合物塗在材料表面。含氟化合物和材料表面通過氫鍵，靜電，範德華力或者共價鍵結合。2、塗料法這種方法是先製備一種含有含氟化合物的塗料，然後再將塗料塗抹到材料的表面，材料的表面被含氟化合物覆蓋。這兩種方法都具有一定的限制。在直接氟化法中，如果材料和含氟化合物不能夠形成足夠強的作用力，塗層很容易脫落而失效。這種方法還不利於形成具有多級結構的粗糙表面，材料的粗糙程度是由原有材料表面的粗糙程度所決定。直接氟化法的這一缺陷可以由塗料法來克服，因為在塗料法中，人們往往先將納米或者微米級粒子氟化，然後將氟化的納米或者微米級粒子塗到材料表面。這樣，納米粒子和其組裝結構會形成多級的粗糙表面，為材料的疏水疏油性能提供了很好的條件。但在這種方法中，納米粒子表面往往只含有氟化物，而氟化物具有很低的表面能，與其他基質的作用力比較弱，使得塗層很容易從基質上脫落，從而失去其疏水疏油的性能。如果能夠製備一種含有多種官能團的納米或微米級粒子，使其表面不僅僅含有含氟化合物，還有能夠與基質反應而形成共價鍵的基團，以上缺點都將迎刃而解。目前有關氟化納米粒子的報導很多，但是在納米粒子表面同時引入氟化基團和另外一種可參與反應的官能團的還沒有人報導
發明內容
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種含氟雙功能性 微球。本發明的另ー目的在於提供上述含氟雙功能性微球的應用。本發明的目的通過下述技術方案實現一種含氟雙功能性微球，該含氟雙功能性微球具有如式(I)所示的結構
權利要求
1. 一種含氟雙功能性微球，其特徵在於該含氟雙功能性微球具有如式(I)所示的結構
2.根據權利要求1所述的一種含氟雙功能性微球，其特徵在於所述B為聚甲基丙烯酸甲酯微球，結構式如式(II)所示，其中ο為> 0的自然數，ρ為> 0的自然數；所述m的取值範圍為100彡m彡1000 ；所述η的取值範圍為100彡η彡1000 ；
3.根據權利要求1所述的一種含氟雙功能性微球，其特徵在於所述FL具有如式 (III)所示的結構，其中R11和R13為氫或甲基，R12和R15為含有氟的烷基或含氟的苯環，R14 為烷撐，的自然數；所述G具有如式(IV)所示的結構，其中Ii21和I^3為氫或者甲基，R22和R24為烷撐或苯環，y2為> 0的自然數；所述A具有如式(V)所示的結構，其中R31 和&為氫或甲基，R32和R34為烷撐或苯環，y3為> 0的自然數；
4.根據權利要求3所述的一種含氟雙功能性微球，其特徵在於所述R12和R15為十七氟辛基；R14為乙撐；R22和Rm為乙撐；R32和R34為為乙撐。
5.根據權利要求1所述的一種含氟雙功能性微球，其特徵在於所述FL為十七氟任酸 2-丙烯醯氧基乙酯；G可以為丙烯酸2-羥基乙酯；A為丙烯酸2-羥基乙酯或者甲基丙烯酸 2-羥基乙酯。
6.根據權利要求5所述的一種含氟雙功能性微球，其特徵在於所述十七氟任酸2-丙烯醯氧基乙酯是由丙烯酸2-羥基乙酯和十七氟壬醯氯反應得到。
7.根據權利要求1所述的一種含氟雙功能性微球在製備疏水疏油塗層中應用。
8.根據權利要求7所述的應用，其特徵在於包括以下操作步驟A、材料表面的預處理(1)室溫下，將材料表面清洗乾淨，去除油汙；(2)將膠黏劑均勻塗抹在材料的表面，室溫下固化10 40分鐘；B、塗層的製備(3)將含氟雙功能性微球分散在α，α,α-三氟甲苯中，得到含氟雙功能性微球的溶液；(4)將含氟雙功能性微球的溶液均勻地噴塗在膠黏劑的表面；(5)50°C 70°C繼續固化1 3小時；(6)90°C 120°C退火10 60分鐘。
9.根據權利要求8所述的應用，其特徵在於步驟(1)所述材料為玻璃、鋼鐵、木材或水泥；步驟( 所述膠黏劑為環氧樹脂膠或異氰酸酯膠；步驟( 所述含氟雙功能性微球的溶液的濃度為5毫克/毫升。
全文摘要
本發明公開了一種含氟雙功能性微球及其應用。該含氟雙功能性微球具有如式(I)所示的結構其中，B為交聯的聚合物微球、二氧化矽微球、三氧化二鋁微粒或三氧化三鐵微粒；g表示接枝；FL為含有氟元素的結構單元；G為含有羥基、胺基、羧基或環氧基的結構單元；A為含有羥基、胺基、羧基或環氧基的結構單元；E1和E2為氫、滷素或巰基；x為0或1；y為0或1；m為≥0的自然數，n為≥0的自然數。該含氟雙功能性微球可用於對材料表面進行改性，製備疏水疏油塗層。本發明在對微球氟化改性的過程中保留了一定量的羥基和羧基，利用殘留羥基羧基和膠黏劑的共價鍵作用將微球固定在材料表面，提高了塗層的穩定性，是塗層不易脫落和變形。
文檔編號C09D5/00GK102304204SQ20111013147
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月20日 優先權日2011年5月20日
發明者劉國軍, 熊德安 申請人:中科院廣州化學有限公司