一種含偶氮苯/碳雜化材料的熱感氟碳功能涂料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料技術領域，尤其是一種含偶氮苯/碳雜化材料的熱感氟碳功能涂 料及制備方法;應用于航空航天等高尖端精密機械外層的熱感涂料及制備方法。
【背景技術】
[0002] 氟碳樹脂以牢固的C-F鍵為骨架，同其他樹脂相比，其耐熱性、耐化學品性、耐寒 性、低溫柔韌性、耐候性和電性能等均較好，且由于其結晶性好，故具有不黏附性、不濕潤 性。廣泛應用于廚房和烹調(diào)用具，造型模具，機械滑動部分、食品、紡織、造紙等工業(yè)用機械 的高級卷材涂料，各種罐類、輸送管線、栗類、反應釜、換熱器及精密器械等的涂裝及襯里方 面。
[0003] 氟碳涂料是指以氟樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料;又稱氟碳漆、氟涂料、氟樹脂涂料 等。在各種涂料之中，氟樹脂涂料由于引入的氟元素電負性大，碳氟鍵能強，具有特別優(yōu)越 的各項性能。耐候性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性，而且具有獨特的不粘性和低摩擦 性。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，氟涂料眾多領域得到廣泛應用。成為繼丙烯酸涂料、聚氨酯涂 料、有機硅涂料等高性能涂料之后，綜合性能最高的涂料品牌。目前，應用比較廣泛的氟樹 脂涂料主要有PTFE、PVDF、PEVE等三大類型。
[0004] 然而，現(xiàn)有的氟碳涂料的一個突出缺點是它們并不具備儲熱并在特定條件下放熱 的功能。但是有些應用領域需要在低溫條件下保溫，即需要在有光照的條件下儲熱并在沒 有光照條件下放熱來達到保溫的效果，例如航空航天飛行器的表面，雷達探測器，精密傳感 器等。傳統(tǒng)的涂料不具備這樣的儲熱保溫的功能，只能借用通電加熱的方式加熱保溫，這樣 造成了額外的能源損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的目的是提供一種由偶氮苯/碳材料雜化材與 傳統(tǒng)的氟碳涂料相結合的新型熱感氟碳功能涂料，通過光熱存儲轉(zhuǎn)化，將光照時儲存的光 能如太陽能，在無光照的情況下以熱量的形式釋放出來，解決了在特殊環(huán)境要求下氟碳材 料不具備自儲熱放熱功能的問題，大大減小了功耗?？梢詮V泛應用于建筑、電器電子工業(yè)、 航空航天產(chǎn)業(yè)等領域。作為新能源，綠色能源，在應對全球能源危機上有著不可估量的應用 前景和經(jīng)濟效益。
[0006 ]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0007] -種含偶氮苯/碳雜化材料的熱感氟碳功能涂料;其組分和重量份含量為:氟碳樹 脂40~60份、交聯(lián)性樹脂10~20份、混合溶劑15~25份、顏料10份、偶氮苯\碳雜化材料5~ 15份、消光劑0.5份、流平劑0.1份、消泡劑0.15份、分散劑0.25份、固化劑0.00035份。
[0008] 所述的氟碳樹脂是指FEVE或PVDF樹脂。
[0009] 所述的交聯(lián)性樹脂為氨基樹脂或聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷。
[0010] 所述的混合溶劑為二甲苯、甲基異丁酮或乙酸乙酯的兩種或多種。
[0011] 本發(fā)明的的含偶氮苯/碳雜化材料的熱感氟碳功能涂料的制備方法，步驟如下：
[0012] ⑴將氟碳樹脂和溶劑和顏料投入到反應釜中經(jīng)行混合，并于35±3°C的溫度范圍 內(nèi)經(jīng)行攪拌，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為l〇〇〇r/min，攪拌0.5h~Ih;
[0013] ⑵將上述混合物轉(zhuǎn)入磨砂機內(nèi)進行研磨；
[0014] ⑶將研磨后的混合物轉(zhuǎn)入反應釜中，再加入偶氮苯/碳雜化材料，各種助劑，交聯(lián) 樹脂，固化劑，在35 ± 3°C的溫度范圍內(nèi)經(jīng)行攪拌，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1000r/min，攪拌一個小時；
[0015] ⑷將反應產(chǎn)物過濾得到最終產(chǎn)品。
[0016] 其中偶氮苯\碳雜化材料的制備方法如下：
[0017] (1)先將含有氨基將要重氮化制備重氮鹽的取代苯加入摩爾比例是3到6的鹽酸， 溶于去離子水中；和等摩爾的亞硝酸鈉中進行重氮化，然后在冰浴條件下保持溫度在0~5 °C條件下，滴加到作為耦合組分的氨基取代苯中不斷攪拌，調(diào)節(jié)pH值在5~7,冰浴下繼續(xù)反 應4~12小時，靜置后減壓抽濾，用去離子水洗滌沉淀至中性，干燥后得到偶氮苯衍生物 AZO ；
[0018] (2)利用改良的Hummers法制備氧化石墨稀，之后進行還原得到還原氧化石墨稀 RGO ；
[0019] ⑶將步驟（1)中的AZO加入到摩爾比例是3到6鹽酸和去離子水中溶解，再加入等 摩爾的亞硝酸鈉冰浴條件下反應0.5~2h經(jīng)行重氮化，得到重氮鹽；
[0020] (4)將上述重氮鹽滴加到步驟（2 )RG0懸浮液中反應1~8h，經(jīng)抽濾洗滌得到偶氮 苯\碳雜化材料。
[0021] 所述的含有氨基將要重氮化制備重氮鹽的取代苯為:5_氨基間苯二甲酸、5-氨基 間苯二苯磺酸、5-氨基間苯二酚、3，5-二氟苯胺、3，5-二溴苯胺、3，5-二氯苯胺、3，5-二碘苯 胺、3，5-二硝基苯胺、對氨基苯硼酸、對氨基苯甲酸、對氨基苯磺酸、4-氨基-3，5-二氟苯磺 酸、4-氨基-3，5-二氯苯甲酸、4，-氨基-3，5-二溴苯硼酸或4-氨基-3，5-二碘苯酚;耦合組分 的氨基取代苯為:3，5-二乙氧基苯胺、3，5-二甲氧基苯胺、3，5-二甲基苯胺、3，5-二(三氟甲 基）苯胺、3,5-二(三氟甲氧基)苯胺、3,5-二氟苯胺、2,3,5,6-四氟苯胺或2,3,5,6-四溴苯 胺。
[0022] 所述的將要作為耦合組分的取代苯為:3,5_二乙氧基苯胺、3,5_二甲氧基苯胺、3， 5-二甲基苯胺、3，5_二(三氟甲基)苯胺、3，5_二(三氟甲氧基)苯胺、3，5_二氟苯胺、2,3，5， 6_四氟苯胺、2,3,5,6_四溴苯胺。
[0023] 本發(fā)明的偶氮苯/碳雜化材料是單枝或者多枝偶氮苯及其衍生物和碳材料的復合 雜化材料。
[0024] 所述的單枝偶氮苯包括以下結構：
[0025]
[0026] 詳細說明如下：
[0027]本發(fā)明的熱感氟碳功能涂料包括以下組分和重量份含量:氟碳樹脂40~60份、交 聯(lián)性樹脂10~20份、混合溶劑15~25份、顏料10份、偶氮苯\碳雜化材料5~15份、消光劑0.5 份、流平劑0.1份、消泡劑0.15份、分散劑0.25份、固化劑0.00035份。
[0028]其中，所述的氟碳樹脂是指FEVE、PVDF樹脂等；
[0029] 所述的交聯(lián)性樹脂為氨基樹脂或聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)等；
[0030] 所述的混合溶劑為二甲苯、甲基異丁酮和乙酸乙酯等的兩種或多種；
[0031 ]所述的顏料為無機或有機顏料:如Ti〇2、炭黑、偶氮顏料等；
[0032]所述的消光劑為二氧化硅消光劑、蠟乳液或蠟粉、滑石粉、硬脂酸鈣的一種或幾 種；
[0033]所述的流平劑可為本領域常規(guī)適用的流平劑，如德國畢克的BYK-310、摩能化工 1073 等；
[0034]所述的消泡劑為可為本領域常規(guī)適用的消泡劑，如德國畢克的B YK-14、單硬脂酸 甘油酯；
[0035]所述的分散劑可為本領域常規(guī)適用的分散劑，如德國畢克的BYK-161、中亞5040; [0036]所述的固化劑可為本領域常規(guī)適用的固化劑，如二丁基二月桂酸錫；
[0037] 其中偶氮苯\碳雜化材料的制備遵循以下步驟：
[0038] (5)先將氨基取代苯1(含有氨基將要重氮化制備重氮鹽的取代苯組分）（如5-氨基 間苯二甲酸、5-氨基間苯二苯磺酸、5-氨基間苯二酚、3,5_二氟苯胺、3,5_二溴苯胺、3,5_二 氯苯胺、3,5_二碘苯胺、3，5_二硝基苯胺、對氨基苯硼酸、對氨基苯甲酸、對氨基苯磺酸、4-氨基-3，5-二氟苯磺酸、4-氨基-3，5-二氯苯甲酸、4，-氨基-3，5-二溴苯硼酸、4-氨基-3，5-二碘苯酚)加入摩爾比例是3到6適量鹽酸，溶于去離子水中，和等摩爾的亞硝酸鈉中經(jīng)行重 氮化(若氨基取代苯I為酸性可先溶解在含有適量NaOH溶解)的水溶液中在按照上述步驟制 備重氮鹽），然后在冰浴條件下保持溫度在O~5°c范圍內(nèi)緩慢滴加到氨基取代苯Π (將要作 為耦合組分的取代苯，如3，5-二乙氧基苯胺、3，5-二甲氧基苯胺、3，5-二甲基苯胺、3，5-二 (三氟甲基)苯胺、3,5_二(三氟甲氧基)苯胺、3,5_二氟苯胺、2,3,5,6_四氟苯胺、2,3,5,6_ 四溴苯胺）中不斷攪拌，調(diào)節(jié)Ph值在5~7之間，冰浴下繼續(xù)反應4~12小時，靜置后減壓抽 濾，用去離子水洗滌沉淀至中性，干燥后得到偶氮苯衍生物AZO;
[0039] (6)利用改良的Hummers法制備氧化石墨稀，之后經(jīng)行還原得到還原氧化石墨稀 RGO ；
[0040] (7)將步驟（1)中的AZO加入到摩爾比例是3到6的鹽酸和去離子水中溶解，必要時 可先溶解在NaOH中