納米雜化含氟樹脂的制備及其在功能涂層中的應用.pdf

1、以含氟樹脂為成膜基材的涂層具有較低的摩擦系數、較好的雙疏性以及優(yōu)良的防污自潔等特點，被廣泛應用于電子、航天、日用品等特殊涂層領域。這是由于含氟樹脂自身優(yōu)良的耐候、耐化學、抗蝕等性能。隨著對含氟樹脂的深入研究，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，對于含氟樹脂的發(fā)展造成了極大的限制。此外，目前所應用的含氟樹脂在力學、光學、抗輻射、防腐蝕等性能上仍無法達到某些特定應用領域的要求，對其后續(xù)的發(fā)展產生了嚴重的制約。納米

2、技術的出現為材料及涂層相關技術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構、表面性能及尺寸效應等特殊性能，結合目前含氟樹脂的性能特點，將納米材料與含氟樹脂雜化制備復合材料，既可保留含氟樹脂的性能，并賦予新的功能特性，同時還可以降低生產及制備成本，為含氟樹脂涂料的研究與開發(fā)提供了重要的新途徑。
　　納米粒子的生產和應用過程中會出現團聚、分散不均和粒子穩(wěn)定性差等問題，這是利用納米技術生產納米含氟樹脂過程中亟待解決的重要問題。

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

4、含量來制備一系列不同形態(tài)的功能納米硅溶膠(DN），并應用于涂料中制得不同用途的納米復合涂層（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）對納米DN結構及形貌進行表征，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）對納米復合涂層的形貌進行觀察，研究了納米DN與樹脂的相容性，探討了納米DN的用量對涂層疏水、硬度和透明度等性能的影響。結果表明：在強酸強堿催化下，改性納米硅溶膠DN1和DN4的

5、分散較穩(wěn)定，與樹脂的有機相容性較好；當DN質量分數為6％，成膜溫度為130℃時，涂層的綜合性能較優(yōu)。
　　（2）以過氧化苯甲酰(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)進行溶液聚合，采用逐步滴加法合成了氟硅丙烯酸預聚體(FB-VI)，再與正硅酸乙酯通過原位聚合法得到納米SiO2雜化氟硅丙烯酸樹脂(FB-VI-NA)。用FT-IR和凝膠滲透色譜儀GPC分別對產物

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

7、酸鈉（SDBS）為表面活性劑，通過化學改性得到氨基納米硅溶膠（TB），使其氨基與環(huán)氧基樹脂開環(huán)反應，制得一種新型納米樹脂(NA-FB）。對其結構及微觀形貌進行了探究，探討了SDBS對硅溶膠的穩(wěn)定和黏度的影響。以NA-FB為成膜物制備相應納米涂層，研究了涂層的綜合性能，探討了納米TB添加量對涂層性能的影響。結果表明：納米TB在微觀上表現出多相分離的微球結構，當SDBS添加量為0.5g/L時，納米硅溶膠的穩(wěn)定性較好。當添加10%的納米TB時