本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水疏油氟碳涂料及其制備方法和使用方法。
背景技術(shù)：
超疏水現(xiàn)象源于人類對大自然中荷葉效應(yīng)等的認(rèn)識。超疏水疏油表面指與水接觸角大于150°、滾動角小于10°的表面。超疏水現(xiàn)象近些年引起了廣泛關(guān)注，且研究表明，制備超疏水疏油表面通常需要滿足兩個條件：使用低表面能物質(zhì)以及在材料表面構(gòu)筑微納二級結(jié)構(gòu)。
超疏水疏油表面特殊的表面潤濕性使其在防水、防覆冰、防油、防腐蝕以及流體運輸方面具有廣泛的應(yīng)用前景。目前制備超疏水疏油表面的方法有溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積、相分離、電沉積以及激光雕刻等，這些方法常常存在著制備麻煩，條件苛刻等缺點。
在目前已知的大量方法中，所制備的超疏水疏油表面由于受到耐水壓沖擊、耐磨性和耐腐蝕性等性能不佳而無法大規(guī)模使用。因此，開發(fā)出一種具有良好疏水性、超疏油性能、較好耐磨性能、耐水流沖擊、耐腐蝕性、粘附力強、適用范圍廣的超疏水材料具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好超疏水疏油性能，還具有較好的耐磨性能、抗水流沖擊性能、耐腐蝕性能和黏附性能的可廣泛使用的超疏水疏油氟碳涂料及其制備方法和使用方法。
本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料包括組分A和組分B；
所述組分A包括環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨、聚氧乙烯醚和有機溶劑a；環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨、聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為1：0.5～3：0.25～0.5：0.25～0.5；所述有機溶劑a的質(zhì)量與所述環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨和聚氧乙烯醚的總質(zhì)量之比為1.5～10：1；
所述組分B包括固化劑和有機溶劑b，所述固化劑為氨乙基哌嗪，所述環(huán)氧樹脂與所述固化劑的質(zhì)量比10：2～4，所述有機溶劑b的質(zhì)量與所述固化劑的質(zhì)量比為5～10：1。
較佳的，所述環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨、聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為1：1～2：0.25～0.5：0.25～0.5。
進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨、聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為1：1～2：0.25：0.25。其中，所述環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨、聚氧乙烯醚的質(zhì)量為1：2：0.25：0.25的實施例效果尤佳。
較佳的，所述環(huán)氧樹脂為E-51環(huán)氧樹脂、E-44環(huán)氧樹脂或E-31環(huán)氧樹脂。E-51環(huán)氧樹脂、E-44環(huán)氧樹脂和E-31環(huán)氧樹脂為雙份A型環(huán)氧樹脂，其中E-51、E-44和E-31分別表示平均環(huán)氧值為0.51、0.44和0.31。環(huán)氧值高的黏度較低，固化后膠粘度大，脆性大。
進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂為E-51環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂與所述固化劑的質(zhì)量比10：3。
較佳的，所述氟化石墨的含氟量為30％～60％，其中含氟量為50％的尤佳。
較佳的，所述氟化石墨微粒的平均粒徑為100nm～10μm，優(yōu)選較小粒徑100nm。
較佳的，所述有機溶劑a和所述有機溶劑b相同，均為丙酮、乙醇和二氯甲烷等溶劑中的一種或幾種混合物，優(yōu)選成本和毒性較低的乙醇。
制備所述的超疏水疏油氟碳涂料的方法包括：
組分A的制備：將環(huán)氧樹脂溶于部分有機溶劑a中，得到環(huán)氧樹脂溶液；將氟化石墨、聚氧乙烯醚和碳酸銨分散于剩余的有機溶劑a中，得到氟化石墨乳液；將氟化石墨乳液與環(huán)氧樹脂溶液混合，經(jīng)攪拌后，得到組分A；
組分B的制備：將氨乙基哌嗪溶于有機溶劑b中，得到氨乙基哌嗪溶液即組分B。
所述的超疏水疏油氟碳涂料的使用方法包括以下步驟：將所述組分A加入到所述組分B中，混合均勻，涂覆于所需表面固化。
所述的所需表面為木板、紙板、環(huán)氧樹脂板、鐵板等可涂覆涂料的板面。
所述固化是在100℃下固化1h，但不限于此。
所述組分A和所述組分B混合時還可加入稀釋劑，所述稀釋劑為丙酮、乙醇和二氯甲烷等溶劑中的一種或幾種混合物，優(yōu)選與有機溶劑a和b一致。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明提供了一種超疏水疏油氟碳涂料，包括組分A和組分B，其中組分A包括環(huán)氧樹脂、氟化石墨、碳酸銨和聚氧乙烯醚，組分B是由固化劑氨乙基哌嗪制得。本發(fā)明中超疏水疏油氟碳涂料在穩(wěn)定性方面有著獨特的優(yōu)勢；氟化石墨有利于表面疏水疏油性能以及在耐腐蝕性能上的提高；氨乙基哌嗪是環(huán)氧樹脂的固化劑，而環(huán)氧樹脂具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性能和與底物的粘接性能，可以形成穩(wěn)定的環(huán)氧樹脂固化劑；氟化石墨可以與氨乙基哌嗪發(fā)生反應(yīng)，有利于更好的粘接，有利于整個體系的穩(wěn)定和結(jié)合；碳酸銨可起到緩沖作用，維持酸堿平衡；這些成分在本發(fā)明的氟碳涂料中起到了協(xié)同增效的作用，使本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料不僅具有優(yōu)異的超疏水疏油性能，而且具有較好的耐磨性能、抗水流沖擊性能、耐腐蝕性能和黏附性能。
2、本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料的原料均為成本低廉的市售產(chǎn)品，而且配方精簡種類少，制備方法簡單易行，使用方法也簡便快捷，適用于不同材質(zhì)基板的涂覆，可大面積廣泛使用。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
實施例1
一種本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料
1、組成
組分A：E-51環(huán)氧樹脂2g、氟化石墨4g、碳酸銨0.5g、聚氧乙烯醚0.5g、乙醇30mL；其中氟化石墨含氟量為50％，氟化石墨微粒的平均粒徑為100nm。
組分B：氨乙基哌嗪0.6g、乙醇5mL。
2、制備方法
組分A的制備：首先，將E-51環(huán)氧樹脂(2g)溶解于乙醇(5mL)中，得到環(huán)氧樹脂的乙醇溶液；將氟化石墨(4g)分散于乙醇(25mL)中，并使用電磁攪拌機在600r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min，再向氟化石墨分散液中加入碳酸銨(0.5g)和聚氧乙烯醚(0.5g)，再使用電磁攪拌機在600r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min，得到氟化石墨乳液。然后，將氟化石墨乳液加入到環(huán)氧樹脂的乙醇溶液中，并使用電磁攪拌機攪拌20min，保證充分混合，得到組分A(30.1g)。
組分B的制備：將氨乙基哌嗪(0.6g)加入到乙醇(5mL)中稀釋，攪拌，保證稀釋分散，得到氨乙基哌嗪的乙醇溶液，即組分B。
3、涂覆方法及其性能效果
首先，將上述制備的組分B加入到組分A中，在1000r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min，然后超聲分散20min，再在1000r/min的轉(zhuǎn)速下分散10min。然后使用噴涂或刷涂的方式將混合均勻的涂料涂覆至A4尺寸的基底板(包括木板、紙板、環(huán)氧樹脂板、鐵板)，在高溫100℃下固化1h小時，得到超疏水疏油氟碳涂料的涂層樣品。對涂層樣品性能測試，測試結(jié)果見表1。
實施例2
實施例2的超疏水疏油氟碳涂料與實施例1的區(qū)別僅在于：組分A中的氟化石墨含量為2g，其余組成、制備方法相同。
參照實施例1，將組分A和組分B混合均勻后涂覆在木板上，固化后得到的涂層樣品進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見表1。
實施例3
實施例3的超疏水疏油氟碳涂料與實施例1的區(qū)別僅在于：組分A中的氟化石墨的含氟量為30％，其余組成、制備方法相同。
參照實施例1，將組分A和組分B混合均勻后涂覆在木板上，固化后得到的涂層樣品進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見表1。
對比例1
對比例1的氟碳涂料與實施例1的區(qū)別僅在于:組分A中的氟化石墨含量為0.25g，其余組成、制備方法相同。
參照實施例1，將組分A和組分B混合均勻后涂覆在木板上，固化后得到的涂層樣品進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見表1。
對比例2
對比例2的氟碳涂料與實施例1的區(qū)別僅在于：組分A中的環(huán)氧樹脂的含量為0.5g，其余組成、制備方法相同。
參照實施例1，將組分A和組分B混合均勻后涂覆在木板上，固化后得到的涂層樣品進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果見表1。
表1實施例1～4和對比例1～2的性能測試結(jié)果
由表1的測試結(jié)果可知，對比例1和2中，由于原料的配比不在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)，各種成分不能發(fā)揮各自的作用以及協(xié)同增效的作用，超疏水疏油性能達(dá)不到要求，本發(fā)明實施例1～3的超疏水疏油氟碳涂料中，各個成分可發(fā)揮較佳的協(xié)同增效的作用，使得超疏水疏油氟碳涂料具有優(yōu)異的超疏水疏油性能，涂層表面與水的接觸角均大于150°，滾動角均小于6°。
另外，本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料還具有較好的耐磨性能、抗水流沖擊性能、耐腐蝕性能和黏附性能。測試結(jié)果顯示，在抗水流沖擊性能方面，可承受水流速度達(dá)30m/s(韋伯?dāng)?shù)為38000)，在一定程度上，可以滿足室內(nèi)外使用。在耐腐蝕性能方面，在1mol/L的鹽酸中浸泡1h和在1mol/L的NaOH中浸泡1h后，仍能保持疏水疏油性能。而在黏附性能方面，在風(fēng)速為20m/s(風(fēng)力8級)的情況下，2h后，仍能保持疏水疏油性能。
而由上述實施例還可知，本發(fā)明的超疏水疏油氟碳涂料的原料均為成本低廉的市售產(chǎn)品，而且配方精簡種類少，制備方法簡單易行，使用方法也簡便快捷，適用于不同材質(zhì)基板的涂覆，可大面積廣泛使用。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些該進(jìn)與潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。