CN110746837A - 一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110746837A CN110746837A CN201911112162.3A CN201911112162A CN110746837A CN 110746837 A CN110746837 A CN 110746837A CN 201911112162 A CN201911112162 A CN 201911112162A CN 110746837 A CN110746837 A CN 110746837A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorine
- magnetic
- containing polymer
- agent
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
- C09D133/16—Homopolymers or copolymers of esters containing halogen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C09D127/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
- C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
- C09D5/1668—Vinyl-type polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1687—Use of special additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
- C25D11/24—Chemical after-treatment
- C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
- C08K2003/2272—Ferric oxide (Fe2O3)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/01—Magnetic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用,所述表面处理剂包括以下重量份数的组分:磁性负载型含氟聚合物乳液100‑150份;混溶性液体溶剂5‑30份;分散剂0.03‑0.1份;成膜助剂0.2‑2份;流平剂0.6‑1.8份;消泡剂0.1‑0.3份;所述磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物。本发明适用于铝合金材料经阳极氧化后的表面,在成膜时利用外部磁场驱动力,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,大大提高了其防水抗污防油的性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用。
背景技术
铝材因质量轻,表面经阳极氧化处理后具有防腐蚀、耐用、耐脏、环保美观等特点,广泛应用于建筑幕墙以及智能电子产品的外壳。但是阳极氧化铝表面具有多孔,在使用过程中指纹或者其它污染物及其残留并且很难清除干净。为此现有技术中大多采用在阳极氧化铝表面涂覆保护膜层,改变阳极氧化铝表面的特性,使污染物难以粘附在阳极氧化铝制品的表面,因此也使其具备了良好的防水防油抗污的优良特性。
在现有技术中大多会采用含氟化合物作为表面处理的主要成分,因为含氟化合物在耐热性、耐氧化性、耐侯性等方面的特性上具有突出的优点,利用含氟化合物的自由能低即难以附着的特点,可将含氟化合物作为例如防水防油剂和防污剂使用。
但是实际问题是含氟化合物单体的价格较高,过多的使用会导致成本大大增加,含氟化合物单体在制备过程中不可避免的会分散在涂层内部,而只有在涂层表面的氟分子才能发挥作用,这样的效果就使得在涂层内部的氟分子被浪费,如何能在不提高生产成本的前提下使得涂层表面的氟分子含量相对提升,从而达到更好的防水防油抗污性能是急需要解决的问题。
发明内容
针对以上存在的技术问题,本发明提供一种具有良好防水抗污性能的表面处理剂及其制备方法和应用。
本发明的技术方案为:一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,包括以下重量份数的组分:磁性负载型含氟聚合物乳液100-150份;混溶性液体溶剂5-30份;分散剂0.03-0.1份,分散剂可选用聚乙烯醇、聚丙烯酸钠;成膜助剂0.2-2份,成膜助剂可选用十二碳酸醇酯、乙二醇丁醚;流平剂0.6-1.8份,流平剂可选用二丙酮醇、异佛尔酮;消泡剂0.1-0.3份,可选用DF-833油性消泡剂。
所述磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物。
进一步地,所述磁性纳米粒子为ε-Fe2O3纳米颗粒、α-Fe2O3纳米颗粒或γ-Fe2O3纳米颗粒,粒径为10-15nm,虽然在粒径15nm以下,但是单相的氧化铁纳米颗粒仍然能保持优异的磁特异性。
进一步地,所述多孔吸附膜分为A组分和B组分,A组分和B组分的体积比为1:1,所述A组分按照重量百分比包括:30-35%丙烯酸酯(弹性体)、3-6%二乙烯基苯、2-4%异丁醇作为致孔剂,余量为热乙醇用于溶解稀释丙烯酸酯作为溶剂,丙烯酸酯聚合后本身具有良好的弹性,能够增加表面处理剂成膜后的韧性;所述B组分按照重量百分比包括:6-8%葡萄糖酸钠、3-5%微晶纤维素,余量为去离子水。葡萄糖酸钠延缓凝结时间,增加了成膜的可塑性和强度,微晶纤维素作为分散剂。
进一步地,所述含氟聚合物包括含氟聚丙烯酸酯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物或四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物任意一种。
进一步地,所述磁性负载型含氟聚合物乳液的制备方法包括以下步骤:
A1:按照重量百分比计,取丙烯酸酯、二乙烯基苯、致孔剂溶解于80-85℃的热乙醇中,作为油相;
A2:按照重量百分比计,取葡萄糖酸钠、微晶纤维素和去离子水混合,得到水相,向所述水相中加入质量百分比为10-14%的磁性纳米粒子,得到水相悬浮液;
A3:将所述水相悬浮液在旋转搅拌条件下逐滴加入所述油相中,并在80-85℃恒温水浴条件下鼓入惰性气体进行曝气搅拌,曝气量控制在0.5-2L/min,反应12-24h,油相在反应条件下生成多孔聚丙烯酸酯膜并包裹在纳米磁性粒子外层,得到包膜的纳米磁性粒子乳液;通过曝气搅拌产生的微气泡能够起到良好的分散作用,确保纳米磁性粒子不会因为团聚而造成的包膜不均匀,曝气量小于0.5L/min则会造成搅拌不充分导致包膜失败,而曝气量大于2L/min则会因为冲击力过大不利于在磁性粒子表面成膜;
A4:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:5-10混合溶解,得到含氟聚合物溶液,将所述含氟聚合物溶液滴加到所述包膜的纳米磁性粒子乳液中,采用超声搅拌2-4h,含氟聚合物溶液与包膜的纳米磁性粒子乳液的质量百分比为1:2-4,将含氟聚合物通过吸附力负载在包膜的纳米磁性粒子外周,得到磁性负载型含氟聚合物乳液。
进一步地,所述混溶性液体溶剂是由二甲基乙酰胺、碳酸亚丙酯、丁内酯、N-甲基吡咯烷酮按照体积比为3:1:1:2组成。
本发明还提供了一种含氟高分子防水抗污表面处理剂的制备方法为,包括以下步骤:
B1:取100-150重量组份的磁性负载型含氟聚合物乳液利用流体磁化处理装置在5000高斯磁场下循环流动15-20min,进行磁性强化以及提高活化能,得到充磁活化的磁性负载型含氟聚合物乳液;可采用CN101113038B公开的盘管式流体磁化处理装置;
B2:然后用5-30重量组份的混溶性液体溶剂分批次冲洗所述流体磁化处理装置的管道,并将冲洗液与所述充磁活化后的磁性负载型含氟聚合物乳液混合,并采用均质机分散搅拌30-40min,得到混合溶液一;
B3:向所述混合溶液一中继续加入0.03-0.1重量组份的分散剂、0.2-2重量组份的成膜助剂、0.6-1.8重量组份的流平剂以及0.1-0.3重量组份的消泡剂混合搅拌并利用超声处理10-15min,即得到表面处理剂。
进一步地,所述表面处理剂应用于阳极氧化铝表面处理。
本发明还提供了一种利用所述表面处理剂进行阳极氧化铝表面处理的方法,将所述表面处理剂涂覆于阳极氧化铝表面形成表面处理涂层,首先在所述表面处理涂层上方施加3500高斯的定向磁场,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,同时在40-50℃条件下预烘烤10-20min,再在70-75℃烘烤定型15-30min,得到表面具有致密氟分子片段涂层的阳极氧化铝制品。
本发明的有益效果为:本发明的磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,其中磁性纳米粒子选用了单相氧化铁纳米颗粒,优点是在粒径15nm以下仍然能保持优异的磁特异性,可为后续成膜时在内部提供迁移动力。本发明采用丙烯酸酯单体聚合而成的多孔膜包裹在磁性纳米粒子外形成多孔吸附膜作为功能连接层,将含氟聚合物吸附固定形成壳层。本发明适用于铝合金材料经阳极氧化后的表面,在成膜时利用外部磁场驱动力,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,大大提高了其防水抗污防油的性能。
具体实施方式
实施例1
(1)制备磁性负载型含氟聚合物乳液:
A1:按照重量百分比计,取30%丙烯酸酯、3%二乙烯基苯、2%异丁醇作为致孔剂溶解于65%的80℃热乙醇中,作为油相;丙烯酸酯聚合后本身具有良好的弹性,能够增加表面处理剂成膜后的韧性。
A2:按照重量百分比计,取6%葡萄糖酸钠、3%微晶纤维素和91%去离子水混合,得到水相,向所述水相中加入质量百分比为10%的磁性纳米粒子,得到水相悬浮液;葡萄糖酸钠延缓凝结时间,增加了成膜的可塑性和强度,微晶纤维素作为分散剂。磁性纳米粒子为ε-Fe2O3纳米颗粒,粒径为10nm,虽然在粒径15nm以下,但是单相的氧化铁纳米颗粒仍然能保持优异的磁特异性。
A3:将所述水相悬浮液在旋转搅拌条件下逐滴加入所述油相中,并在80℃恒温水浴条件下鼓入惰性气体进行曝气搅拌,曝气量控制在0.5L/min,反应12h,油相在反应条件下生成多孔聚丙烯酸酯膜并包裹在纳米磁性粒子外层,得到包膜的纳米磁性粒子乳液;通过曝气搅拌产生的微气泡能够起到良好的分散作用,确保纳米磁性粒子不会因为团聚而造成的包膜不均匀,曝气量小于0.5L/min则会造成搅拌不充分导致包膜失败,而曝气量大于2L/min则会因为冲击力过大不利于在磁性粒子表面成膜;
A4:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:5混合溶解,得到含氟聚合物溶液,将所述含氟聚合物溶液滴加到所述包膜的纳米磁性粒子乳液中,采用超声搅拌2h,含氟聚合物溶液与包膜的纳米磁性粒子乳液的质量百分比为1:2,将含氟聚合物通过吸附力负载在包膜的纳米磁性粒子外周,得到磁性负载型含氟聚合物乳液。
因此,磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物(氟聚丙烯酸酯)。
(2)制备含氟高分子防水抗污表面处理剂:
B1:取100重量组份的磁性负载型含氟聚合物乳液利用流体磁化处理装置在5000高斯磁场下循环流动15min,进行磁性强化以及提高活化能,得到充磁活化的磁性负载型含氟聚合物乳液;可采用CN101113038B公开的盘管式流体磁化处理装置;
B2:然后用5重量组份的混溶性液体溶剂分批次冲洗所述流体磁化处理装置的管道,并将冲洗液与所述充磁活化后的磁性负载型含氟聚合物乳液混合,并采用均质机分散搅拌30min,得到混合溶液一;其中,混溶性液体溶剂是由二甲基乙酰胺、碳酸亚丙酯、丁内酯、N-甲基吡咯烷酮按照体积比为3:1:1:2组成。
B3:向所述混合溶液一中继续加入0.03重量组份的分散剂(聚乙烯醇)、0.2重量组份的成膜助剂(十二碳酸醇酯)、0.6重量组份的流平剂(二丙酮醇)以及0.1重量组份的消泡剂(DF-833油性消泡剂)混合搅拌并利用超声处理10min,即得到表面处理剂。
(3)含氟高分子防水抗污表面处理剂的应用:主要应用于阳极氧化铝表面处理,处理方法为将所述表面处理剂涂覆于阳极氧化铝表面形成表面处理涂层,首先在所述表面处理涂层上方施加3500高斯的定向磁场,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,同时在40℃条件下预烘烤10min,再在70℃烘烤定型15min,得到表面具有致密氟分子片段涂层的阳极氧化铝制品。
实施例2
(1)制备磁性负载型含氟聚合物乳液:
A1:按照重量百分比计,取33%丙烯酸酯、4.5%二乙烯基苯、3%异丁醇作为致孔剂溶解于59.5%的83℃热乙醇中,作为油相;丙烯酸酯聚合后本身具有良好的弹性,能够增加表面处理剂成膜后的韧性。
A2:按照重量百分比计,取7%葡萄糖酸钠、4%微晶纤维素和89%去离子水混合,得到水相,向所述水相中加入质量百分比为12%的磁性纳米粒子,得到水相悬浮液;葡萄糖酸钠延缓凝结时间,增加了成膜的可塑性和强度,微晶纤维素作为分散剂。磁性纳米粒子为α-Fe2O3纳米颗粒,粒径为12nm,虽然在粒径15nm以下,但是单相的氧化铁纳米颗粒仍然能保持优异的磁特异性。
A3:将所述水相悬浮液在旋转搅拌条件下逐滴加入所述油相中,并在83℃恒温水浴条件下鼓入惰性气体进行曝气搅拌,曝气量控制在1.0L/min,反应20h,油相在反应条件下生成多孔聚丙烯酸酯膜并包裹在纳米磁性粒子外层,得到包膜的纳米磁性粒子乳液;通过曝气搅拌产生的微气泡能够起到良好的分散作用,确保纳米磁性粒子不会因为团聚而造成的包膜不均匀,曝气量小于0.5L/min则会造成搅拌不充分导致包膜失败,而曝气量大于2L/min则会因为冲击力过大不利于在磁性粒子表面成膜;
A4:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:8混合溶解,得到含氟聚合物溶液,将所述含氟聚合物溶液滴加到所述包膜的纳米磁性粒子乳液中,采用超声搅拌3h,含氟聚合物溶液与包膜的纳米磁性粒子乳液的质量百分比为1:3,将含氟聚合物通过吸附力负载在包膜的纳米磁性粒子外周,得到磁性负载型含氟聚合物乳液。
因此,磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物(氟聚丙烯酸酯)。
(2)制备含氟高分子防水抗污表面处理剂:
B1:取125重量组份的磁性负载型含氟聚合物乳液利用流体磁化处理装置在5000高斯磁场下循环流动18min,进行磁性强化以及提高活化能,得到充磁活化的磁性负载型含氟聚合物乳液;可采用CN101113038B公开的盘管式流体磁化处理装置;
B2:然后用15重量组份的混溶性液体溶剂分批次冲洗所述流体磁化处理装置的管道,并将冲洗液与所述充磁活化后的磁性负载型含氟聚合物乳液混合,并采用均质机分散搅拌35min,得到混合溶液一;其中,混溶性液体溶剂是由二甲基乙酰胺、碳酸亚丙酯、丁内酯、N-甲基吡咯烷酮按照体积比为3:1:1:2组成。
B3:向所述混合溶液一中继续加入0.05重量组份的分散剂(聚丙烯酸钠)、1.2重量组份的成膜助剂(乙二醇丁醚)、1.2重量组份的流平剂(异佛尔酮)以及0.2重量组份的消泡剂(DF-833油性消泡剂)混合搅拌并利用超声处理12min,即得到表面处理剂。
(3)含氟高分子防水抗污表面处理剂的应用:主要应用于阳极氧化铝表面处理,处理方法为将所述表面处理剂涂覆于阳极氧化铝表面形成表面处理涂层,首先在所述表面处理涂层上方施加3500高斯的定向磁场,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,同时在45℃条件下预烘烤15min,再在73℃烘烤定型20min,得到表面具有致密氟分子片段涂层的阳极氧化铝制品。
实施例3
(1)制备磁性负载型含氟聚合物乳液:
A1:按照重量百分比计,取35%丙烯酸酯、6%二乙烯基苯、4%异丁醇作为致孔剂溶解于55%的85℃热乙醇中,作为油相;丙烯酸酯聚合后本身具有良好的弹性,能够增加表面处理剂成膜后的韧性。
A2:按照重量百分比计,取8%葡萄糖酸钠、5%微晶纤维素和87%去离子水混合,得到水相,向所述水相中加入质量百分比为10-14%的磁性纳米粒子,得到水相悬浮液;葡萄糖酸钠延缓凝结时间,增加了成膜的可塑性和强度,微晶纤维素作为分散剂。磁性纳米粒子为γ-Fe2O3纳米颗粒,粒径为14nm,虽然在粒径15nm以下,但是单相的氧化铁纳米颗粒仍然能保持优异的磁特异性。
A3:将所述水相悬浮液在旋转搅拌条件下逐滴加入所述油相中,并在85℃恒温水浴条件下鼓入惰性气体进行曝气搅拌,曝气量控制在2L/min,反应24h,油相在反应条件下生成多孔聚丙烯酸酯膜并包裹在纳米磁性粒子外层,得到包膜的纳米磁性粒子乳液;通过曝气搅拌产生的微气泡能够起到良好的分散作用,确保纳米磁性粒子不会因为团聚而造成的包膜不均匀,曝气量小于0.5L/min则会造成搅拌不充分导致包膜失败,而曝气量大于2L/min则会因为冲击力过大不利于在磁性粒子表面成膜;
A4:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:10混合溶解,得到含氟聚合物溶液,将所述含氟聚合物溶液滴加到所述包膜的纳米磁性粒子乳液中,采用超声搅拌4h,含氟聚合物溶液与包膜的纳米磁性粒子乳液的质量百分比为1:4,将含氟聚合物通过吸附力负载在包膜的纳米磁性粒子外周,得到磁性负载型含氟聚合物乳液。
因此,磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)。
(2)制备含氟高分子防水抗污表面处理剂:
B1:取150重量组份的磁性负载型含氟聚合物乳液利用流体磁化处理装置在5000高斯磁场下循环流动20min,进行磁性强化以及提高活化能,得到充磁活化的磁性负载型含氟聚合物乳液;可采用CN101113038B公开的盘管式流体磁化处理装置;
B2:然后用30重量组份的混溶性液体溶剂分批次冲洗所述流体磁化处理装置的管道,并将冲洗液与所述充磁活化后的磁性负载型含氟聚合物乳液混合,并采用均质机分散搅拌40min,得到混合溶液一;其中,混溶性液体溶剂是由二甲基乙酰胺、碳酸亚丙酯、丁内酯、N-甲基吡咯烷酮按照体积比为3:1:1:2组成。
B3:向所述混合溶液一中继续加入0.1重量组份的分散剂(聚乙烯醇)、0.2-2重量组份的成膜助剂(乙二醇丁醚)、1.8重量组份的流平剂(异佛尔酮)以及0.3重量组份的消泡剂(DF-833油性消泡剂)混合搅拌并利用超声处理15min,即得到表面处理剂。
(3)含氟高分子防水抗污表面处理剂的应用:主要应用于阳极氧化铝表面处理,处理方法为将所述表面处理剂涂覆于阳极氧化铝表面形成表面处理涂层,首先在所述表面处理涂层上方施加3500高斯的定向磁场,使得带有氟分子片段的纳米磁性粒子随着磁力迁移到膜表现,并在磁力的作用下进行规则排序,形成致密的氟分子层,同时在50℃条件下预烘烤20min,再在75℃烘烤定型30min,得到表面具有致密氟分子片段涂层的阳极氧化铝制品。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同,不同之处在于将单相的α-Fe2O3纳米颗粒替换为常规的Fe2O3纳米颗粒。
实施例5
本实施例与实施例2基本相同,制备磁性负载型含氟聚合物乳液的方法为:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:8混合溶解,得到含氟聚合物溶液,向所述含氟聚合物溶液中加入α-Fe2O3纳米颗粒分散液进行超声搅拌3h,α-Fe2O3纳米颗粒占含氟聚合物溶液质量比的12%,得到磁性含氟聚合物乳液。
实施例6
本实施例与实施例2基本相同,不同之处在于不施加磁场:含氟高分子防水抗污表面处理剂的应用:主要应用于阳极氧化铝表面处理,处理方法为将所述表面处理剂涂覆于阳极氧化铝表面形成表面处理涂层,在45℃条件下预烘烤15min,再在73℃烘烤定型20min,得到表面具有氟分子片段涂层的阳极氧化铝制品。
试验例1:防水测试
以实施例1-6制备的带有表面处理剂膜的阳极氧化铝制品作为实验组1-6进行防水测试,同时采用以没有涂抹任何涂层的阳极氧化铝作为空白对照组,对实验组1-6以及空白组表面滴加水滴,并且测定每组水滴与阳极氧化铝制品表面的接触角,测试结果如表1所示:
表1实验组1-6的防水测试结果
由表1可以看出,本发明的实验组2的阳极氧化铝表面与水滴的接触角最大为128度,防水效果最佳。
试验例2:抗污测试
以实施例1-6制备的带有表面处理剂膜的阳极氧化铝制品作为实验组1-6进行抗污测试,同时采用以没有涂抹任何涂层的阳极氧化铝作为空白对照组,对实验组1-6以及空白对照组分别利用酱油、粉底液、粉底液等污染物进行涂覆测试,将涂覆有污染物的各个组样品放入蒸汽老化设备中,在65℃,湿度为90%条件下处理24h,实验完毕后用流动的清水分别清洗各个样品的表面,观察污染因子对涂层表面的影响,表观测试结果如表2所示:
表2实验组1-6的抗污表观测试结果
由表2可以看出,本发明制备的表面处理剂配合器应用处理方法能够对阳极氧化铝起到良好的防污效果。
试验例3:涂层表面氟含量
对实施例2、4、5、6制备的带有表面处理剂膜的阳极氧化铝制品表面进行能谱(EDS)分析,测试结果表明实施例2用10KV检出氟含量为4.02%,用30KV时,氟含量降为1.35%,表明氟分子集聚在涂层表面。实施例4用10KV检出氟含量为3.57%,用30KV时,氟含量降为1.37%。实施例5用10KV检出氟含量为2.41%,用30KV时,氟含量降为1.38%。实施例6用10KV检出氟含量为2.72%,用30KV时,氟含量降为1.36%。有以上测试结果可表明实施例2的涂层表面氟分子含量最高,因此防水抗污性能最佳,实施例4由于没有采用单向氧化铁纳米颗粒导致磁特性下降,不能很好的将含氟分子随磁场迁移带到涂层表面,因此防水抗污性能低于实施例2。实施例5则是由于没有增加功能连接层,导致含氟聚合物与纳米磁性粒子的关联性降低,因此施加磁场后纳米磁性粒子会优先于氟分子扩散到涂层表面占据位置,导致涂层氟分子含量下降。实施例6则是由于没有对在涂层成膜时增加外部磁场,导致氟分子随磁性粒子迁移到涂层表面的效果下降。
Claims (8)
1.一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,包括以下重量份数的组分:磁性负载型含氟聚合物乳液100-150份;混溶性液体溶剂5-30份;分散剂0.03-0.1份;成膜助剂0.2-2份;流平剂0.6-1.8份;消泡剂0.1-0.3份;
所述磁性负载型含氟聚合物乳液是以磁性纳米粒子作为核心,在所述磁性纳米粒子外层包裹多孔吸附膜作为功能连接层,用于连接作为外壳的含氟聚合物。
2.如权利要求1所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述磁性纳米粒子为ε-Fe2O3纳米颗粒、α-Fe2O3纳米颗粒或γ-Fe2O3纳米颗粒,粒径为10-15nm。
3.如权利要求1所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述多孔吸附膜分为A组分和B组分,A组分和B组分的体积比为1:1,所述A组分按照重量百分比包括:30-35%丙烯酸酯、3-6%二乙烯基苯、2-4%致孔剂,余量为热乙醇用于溶解稀释丙烯酸酯作为溶剂;所述B组分按照重量百分比包括:6-8%葡萄糖酸钠、3-5%微晶纤维素,余量为去离子水。
4.如权利要求1所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述含氟聚合物包括含氟聚丙烯酸酯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物或四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物任意一种。
5.如权利要求1所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述磁性负载型含氟聚合物乳液的制备方法包括以下步骤:
A1:按照重量百分比计,取30-35%丙烯酸酯、3-6%二乙烯基苯、2-4%异丁醇作为致孔剂溶解于80-85℃的余量的热乙醇中,作为油相;
A2:按照重量百分比计,取6-8%葡萄糖酸钠、3-5%微晶纤维素和余量去离子水混合,得到水相,向所述水相中加入质量百分比为10-14%的磁性纳米粒子,得到水相悬浮液;
A3:将所述水相悬浮液在旋转搅拌条件下逐滴加入所述油相中,并在80-85℃恒温水浴条件下鼓入惰性气体进行曝气搅拌,曝气量控制在0.5-2L/min,反应12-24h,油相在反应条件下生成多孔聚丙烯酸酯膜并包裹在纳米磁性粒子外层,得到包膜的纳米磁性粒子乳液;
A4:将所述含氟聚合物与丙酮按照体积比为1:5-10混合溶解,得到含氟聚合物溶液,将所述含氟聚合物溶液滴加到所述包膜的纳米磁性粒子乳液中,采用超声搅拌2-4h,含氟聚合物溶液与包膜的纳米磁性粒子乳液的质量百分比为1:2-4,将含氟聚合物通过吸附力负载在包膜的纳米磁性粒子外周,得到磁性负载型含氟聚合物乳液。
6.如权利要求1所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述混溶性液体溶剂是由二甲基乙酰胺、碳酸亚丙酯、丁内酯、N-甲基吡咯烷酮按照体积比为3:1:1:2组成。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂的制备方法为,其特征在于,包括以下步骤:
B1:取100-150重量组份的磁性负载型含氟聚合物乳液利用流体磁化处理装置在5000高斯磁场下循环流动15-20min,进行磁性强化以及提高活化能,得到充磁活化的磁性负载型含氟聚合物乳液;
B2:然后用5-30重量组份的混溶性液体溶剂分批次冲洗所述流体磁化处理装置的管道,并将冲洗液与所述充磁活化后的磁性负载型含氟聚合物乳液混合,并采用均质机分散搅拌30-40min,得到混合溶液一;
B3:向所述混合溶液一中继续加入0.03-0.1重量组份的分散剂、0.2-2重量组份的成膜助剂、0.6-1.8重量组份的流平剂以及0.1-0.3重量组份的消泡剂混合搅拌并利用超声处理10-15min,即得到表面处理剂。
8.如权利要求1-6任意一项所述的一种含氟高分子防水抗污表面处理剂,其特征在于,所述表面处理剂应用于阳极氧化铝表面处理。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911112162.3A CN110746837B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911112162.3A CN110746837B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110746837A true CN110746837A (zh) | 2020-02-04 |
CN110746837B CN110746837B (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=69283224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911112162.3A Active CN110746837B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110746837B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113913074A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-01-11 | 齐威 | 一种防水涂料及其应用方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0716449A (ja) * | 1993-07-02 | 1995-01-20 | Shiseido Co Ltd | 無機質微小球体の製造方法及びミクロ多孔膜体 |
CN105924585A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 永保化工(香港)有限公司 | 一种核-壳型含氟纳米乳液及其制备方法和应用 |
CN107674548A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-02-09 | 青岛农业大学 | 一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法 |
-
2019
- 2019-11-14 CN CN201911112162.3A patent/CN110746837B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0716449A (ja) * | 1993-07-02 | 1995-01-20 | Shiseido Co Ltd | 無機質微小球体の製造方法及びミクロ多孔膜体 |
CN105924585A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 永保化工(香港)有限公司 | 一种核-壳型含氟纳米乳液及其制备方法和应用 |
CN107674548A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-02-09 | 青岛农业大学 | 一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
吴腾飞: "磁场诱导构建石墨烯/聚偏氟乙烯复合超滤膜及其抗污染性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
曹茂盛等: "《材料合成与制备方法》", 31 July 2018, 哈尔滨工业大学出版社 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113913074A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-01-11 | 齐威 | 一种防水涂料及其应用方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110746837B (zh) | 2021-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yao et al. | Synthesis and characterization of poly (fluorinated acrylate)/silica hybrid nanocomposites | |
CN110054965B (zh) | 改性氧化石墨烯共固化水性环氧树脂涂料及其制备方法 | |
Wang et al. | Hydrophobic self-healing polymer coatings from carboxylic acid-and fluorine-containing polymer nanocontainers | |
JPH11116885A (ja) | 低汚染性水性塗料組成物 | |
CN110835488A (zh) | 基于石墨烯纳米容器的涂料、自修复涂层及其制法与应用 | |
Lv et al. | Designing a dual-functional material with barrier anti-corrosion and photocatalytic antifouling properties using g-C3N4 nanosheet with ZnO nanoring | |
CN110746837B (zh) | 一种含氟高分子防水抗污表面处理剂及其制备方法和应用 | |
WO2022127116A1 (zh) | 一种耐候耐磨疏水助剂的制备方法及应用 | |
KR100791831B1 (ko) | 콜로이달실리카를 이용한 폴리에폭시이미드-나노실리카유무기하이브리드 재료의 제조방법 및 그 재료 | |
Ma et al. | Superamphiphobic coatings from combination of a biomimetic catechol‐bearing fluoropolymer and halloysite nanotubes | |
CN114163922A (zh) | 一种水性纳米保温绝热涂料及其制备方法 | |
CN115074007A (zh) | 一种无机有机复合超亲水涂料及其制备方法与应用 | |
CN114106416B (zh) | 一种双重响应型埃洛石纳米容器的制备方法和应用 | |
CN111073429A (zh) | 一种自分层的聚合物水泥光催化涂料及其制备方法和应用 | |
CN1377921A (zh) | 纳米CaCO3/SiO2核-壳结构粒子的制备方法 | |
CN116285590A (zh) | 氟化二氧化硅/水性环氧树脂复合防腐涂料及制备方法 | |
Xu et al. | Superhydrophobic polystyrene coating based on phase separation of raspberry structure particle | |
CN109913055B (zh) | 一种改善聚合物绝缘沿面耐电纳米改性膜材料的制备方法 | |
CN114958146B (zh) | 一种含有改性碳纳米管的防腐复合材料及其制备方法 | |
CN112111221B (zh) | 一种有机硅烷拒水拒油组合物的制备方法 | |
Feng et al. | Novel Lignin‐Functionalized Waterborne Epoxy Composite Coatings with Excellent Anti‐Aging, UV Resistance, and Interfacial Anti‐Corrosion Performance | |
CN115322509A (zh) | 复合Janus颗粒及其制造方法、涂层和层叠体 | |
CN115458314A (zh) | 一种有机材料包覆的微胶囊复合羰基铁粉及其制备方法 | |
CN114773941A (zh) | 一种用于ptfe膜的超双疏纳米涂层液 | |
CN1690142A (zh) | 含氟纳米SiO2复合不粘性涂层材料制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |