納米雜化含氟樹(shù)脂的制備及其在功能涂層中的應(yīng)用.pdf

1、以含氟樹(shù)脂為成膜基材的涂層具有較低的摩擦系數(shù)、較好的雙疏性以及優(yōu)良的防污自潔等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子、航天、日用品等特殊涂層領(lǐng)域。這是由于含氟樹(shù)脂自身優(yōu)良的耐候、耐化學(xué)、抗蝕等性能。隨著對(duì)含氟樹(shù)脂的深入研究，單純氟碳材料的潛在環(huán)境污染性、單體選擇困難以及研發(fā)與制備成本高，對(duì)于含氟樹(shù)脂的發(fā)展造成了極大的限制。此外，目前所應(yīng)用的含氟樹(shù)脂在力學(xué)、光學(xué)、抗輻射、防腐蝕等性能上仍無(wú)法達(dá)到某些特定應(yīng)用領(lǐng)域的要求，對(duì)其后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的制約。納米

2、技術(shù)的出現(xiàn)為材料及涂層相關(guān)技術(shù)的研究提供了新的研究途徑與方向。由于納米粒子的剛性結(jié)構(gòu)、表面性能及尺寸效應(yīng)等特殊性能，結(jié)合目前含氟樹(shù)脂的性能特點(diǎn)，將納米材料與含氟樹(shù)脂雜化制備復(fù)合材料，既可保留含氟樹(shù)脂的性能，并賦予新的功能特性，同時(shí)還可以降低生產(chǎn)及制備成本，為含氟樹(shù)脂涂料的研究與開(kāi)發(fā)提供了重要的新途徑。
　　納米粒子的生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚、分散不均和粒子穩(wěn)定性差等問(wèn)題，這是利用納米技術(shù)生產(chǎn)納米含氟樹(shù)脂過(guò)程中亟待解決的重要問(wèn)題。

3、因此，為了提高產(chǎn)品的性能以及制備過(guò)程的效率，在新材料的研發(fā)與制備過(guò)程中研究納米粒子分散度的提高具有十分重要的意義。本文通過(guò)對(duì)納米粒子的改性研究，分別利用共混法、化學(xué)接枝法和氨基開(kāi)環(huán)法將改性納米粒子與不同含氟樹(shù)脂以不同的方式相雜化，制備出新型納米雜化含氟樹(shù)脂，并對(duì)其在功能涂層中的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）采用傳統(tǒng)的化學(xué)水解法，將正硅酸乙酯(TEOS）與二苯基二乙氧基硅烷(DPDS)進(jìn)行水解共聚，通過(guò)改變催化劑

4、含量來(lái)制備一系列不同形態(tài)的功能納米硅溶膠(DN），并應(yīng)用于涂料中制得不同用途的納米復(fù)合涂層（NA-FB）。利用紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）及透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)納米DN結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行表征，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）對(duì)納米復(fù)合涂層的形貌進(jìn)行觀察，研究了納米DN與樹(shù)脂的相容性，探討了納米DN的用量對(duì)涂層疏水、硬度和透明度等性能的影響。結(jié)果表明：在強(qiáng)酸強(qiáng)堿催化下，改性納米硅溶膠DN1和DN4的

5、分散較穩(wěn)定，與樹(shù)脂的有機(jī)相容性較好；當(dāng)DN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％，成膜溫度為130℃時(shí)，涂層的綜合性能較優(yōu)。
　?。?）以過(guò)氧化苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑，將甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)與丙烯酸類單體、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、苯乙烯(ST)進(jìn)行溶液聚合，采用逐步滴加法合成了氟硅丙烯酸預(yù)聚體(FB-VI)，再與正硅酸乙酯通過(guò)原位聚合法得到納米SiO2雜化氟硅丙烯酸樹(shù)脂(FB-VI-NA)。用FT-IR和凝膠滲透色譜儀GPC分別對(duì)產(chǎn)物

6、FB-VI和FB-VI-NA的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量分布進(jìn)行了表征；并以FB-VI-NA為基材制備涂層，研究了其疏水性、硬度等性能。結(jié)果表明：正硅酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，溶液pH=4，固化溫度為130℃時(shí)，涂層的外觀、耐沖擊性、附著力、疏水性較好；與傳統(tǒng)改性丙酸樹(shù)脂相比，涂膜的硬度明顯提高。
　?。?）在利用氨基開(kāi)環(huán)法制備納米雜環(huán)含氟樹(shù)脂過(guò)程中，以正硅酸乙酯（TEOS）和雙[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺（BTA）為水解前驅(qū)體，十二烷基苯磺

7、酸鈉（SDBS）為表面活性劑，通過(guò)化學(xué)改性得到氨基納米硅溶膠（TB），使其氨基與環(huán)氧基樹(shù)脂開(kāi)環(huán)反應(yīng)，制得一種新型納米樹(shù)脂(NA-FB）。對(duì)其結(jié)構(gòu)及微觀形貌進(jìn)行了探究，探討了SDBS對(duì)硅溶膠的穩(wěn)定和黏度的影響。以NA-FB為成膜物制備相應(yīng)納米涂層，研究了涂層的綜合性能，探討了納米TB添加量對(duì)涂層性能的影響。結(jié)果表明：納米TB在微觀上表現(xiàn)出多相分離的微球結(jié)構(gòu)，當(dāng)SDBS添加量為0.5g/L時(shí)，納米硅溶膠的穩(wěn)定性較好。當(dāng)添加10%的納米TB時(shí)