CN112457736A - 一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂及其制备方法，按质量百分比包括以下组份，氟树脂：1‑20％；氟溶剂：80‑99％；碳纳米管：0.1‑0.5％；有机溶剂：5‑30％，本发明所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，可以利用碳纳米管的纳米结构，构造微纳结构，提高防水透疏水疏油性能，其制备方法原料易得，加工方便，可以规模化生产。

Description

一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料生产加工领域，尤其是涉及一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，氟树脂涂料是以氟树脂为主要成膜物质的涂料。由于氟原子电负性高，原子半径小，与碳形成的C-F键较短，相邻氟原子相互排斥，使得含氟烷烃中氟原子呈螺线形分布，碳链周围被一系列带负电性的氟原子所包围，形成屏蔽层。由于C-F键能高达486kJ/mol，因此分子结构较为稳定，很难被热、光以及其它化学因素破坏。另外，在同一分子中未成键原子之间存在着较为的范德华力，而两个氟原子的范德华半径之和约为217×10-10m，两个氟原子正好可以把相对应的两碳原子之间的空隙填满，这样就保护了C-C键，使得氟树脂相当稳定。也正是由于上述特性，使得氟树脂涂料在许多方面具有特别优越的各项性能，如耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学性，以及独特的低表面能和表面自洁性能，而且具有独特的不粘性和低摩擦性。经过几十年的快速发展，氟树脂涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。
随着电子行业的迅速发展，触控显示屏越来越多地出现在人们的日常生活中，为生活提供了简单方便快捷的方式，但是在使用过程中却出现了不同的问题。如果不能及时处理，电子设备就会报废，无法正常工作。因此这些设备期望形成疏水疏油结构，但是在具备声音功能的电子设备的壳体上，通常在对应于扬声器、麦克风、蜂鸣器等声发射部和声接收部的位置上设置有开口，并且需要通过该开口传递声音，因此难以在确保声音功能的同时形成疏水疏油结构，传统的氟树脂疏水疏油性较差无法满足电子设备的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂及其制备方法，以提高氟树脂涂料的疏水疏油性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，按质量百分比包括以下组份，
氟树脂：1-20％；
氟溶剂：80-99％；
碳纳米管：0.1-2％；
有机溶剂：5-30％。
优选的，按质量百分比所述碳纳米管的占比为0.1-0.5％。
优选的，所述氟树脂为含氟聚丙烯酸酯共聚物或含氟环氧树脂。
优选的，所述氟溶剂为全氟己烷、全氟环己烷、全氟甲基环己烷和全氟庚烷中的一种或多种。
优选的，所述碳纳米管的管径为10-100nm。
优选的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氟丙醇和叔丁醇中的一种或两种以上的混合物。
一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂的制备方法，包括以下步骤：
将氟树脂与氟溶剂混合，机械搅拌3-6小时，形成氟树脂溶液；
将碳纳米管与有机溶剂混合，超声分散并机械搅拌10-30min，形成碳纳米管分散液；
将氟树脂溶液与碳纳米管分散液混合，超声分散10-30min，得到碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
经过实验，申请人发现在含氟聚合物中引入一些纳米颗粒，可以提高含氟树脂的疏水疏油性能。其中碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管的一系列特殊结构决定了其具有独特优异的性能。碳纳米管的碳原子采取的杂化方式为sp2杂化，由于该原因其杂化轨道中的S轨道成分是相当大的，使其具有高强度以及高模量，其强度可以与金刚石相媲美。碳纳米管的分散性较好，一般可以均匀的分散在聚合物中。综上所述，根据碳纳米管分散性较好的性能优点，以及一定的疏水性能，尝试将其引入氟树脂当中，以期提高疏水疏油性能。
相对于现有技术，本发明所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂具有以下优势：
本发明所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，可以利用碳纳米管的纳米结构，构造微纳结构，提高疏水疏油性能，其制备方法原料易得，加工方便，可以规模化生产。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
对比例1
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂9-1与47.5g的全氟环己烷混合并机械搅拌4小时，使氟树脂9-1与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的共混溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述共混溶液中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
对比例2
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂8-2与47.5g的全氟己烷混合并机械搅拌4小时，使氟树脂8-2与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的共混溶液。
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述共混溶液中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
实施例1
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂8-2与47.5g的全氟环己烷混合并机械搅拌4h，使氟树脂8-2与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的5％固含量的氟树脂溶液。
(2)将碳纳米管用甲醇稀释到1％，具体操作为在锥形瓶中称量碳纳米管0.2g，然后滴加19.8g的甲醇。稀释后的碳纳米管超声分散20min得到碳纳米管分散液备用。
(3)再称量2.25g 5％固含量的氟树脂溶液，加入0.25g碳纳米管分散液，超声分散20min，配制成含0.1％碳纳米管的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述碳纳米管改性氟树脂涂覆剂中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
实施例2
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂8-2与47.5g的全氟环己烷混合并机械搅拌4小时，使氟树脂8-2与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的5％固含量的氟树脂溶液。
(2)将碳纳米管用甲醇稀释到1％，具体操作为在锥形瓶中称量碳纳米管0.2g，然后滴加19.8g的甲醇。稀释后的碳纳米管超声分散20min得到碳纳米管分散液备用。
(3)再称量2.25g 5％固含量的氟树脂溶液，加入0.5g碳纳米管分散液，超声分散20min，配制成含0.2％碳纳米管的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述碳纳米管改性氟树脂涂覆剂中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
实施例3
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂8-2与47.5g的全氟环己烷混合并机械搅拌4小时，使氟树脂8-2与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的5％固含量的氟树脂溶液。
(2)将碳纳米管用甲醇稀释到1％，具体操作为在锥形瓶中称量碳纳米管0.2g，然后滴加19.8g的甲醇。稀释后的碳纳米管超声分散20min得到碳纳米管分散液备用。
(3)再称量2.25g 5％固含量的氟树脂溶液，加入0.75g碳纳米管分散液，超声分散20min，配制成含0.4％碳纳米管的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述碳纳米管改性氟树脂涂覆剂中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
实施例4
(1)将2.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂8-2与47.5g的全氟环己烷混合并机械搅拌4小时，使氟树脂8-2与全氟环己烷共混形成具有稳定体系的5％固含量的氟树脂溶液。
(2)将碳纳米管用甲醇稀释到1％，具体操作为在锥形瓶中称量碳纳米管0.2g，然后滴加19.8g的甲醇，稀释后的碳纳米管超声分散20min得到碳纳米管分散液备用。
(3)再称量2.25g 5％固含量的氟树脂溶液，加入1.0g碳纳米管分散液，超声分散20min，配制成含0.5％碳纳米管的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述碳纳米管改性氟树脂涂覆剂中，在浸泡2min后用镊子取出，并在室温下自然晾干2min，待溶剂挥发完全即可。
实施例5-实施例9中碳纳米管的含量分别为0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％，此处不赘述。
分别对实施例1至实施例9中晾干后的聚四氟乙烯薄膜测量水、正十六烷及正辛烷接触角，所测数据如下表1：
表1对比例及实施例接触角统计表
Figure BDA0002805131800000061
Figure BDA0002805131800000071
根据实施例1至实施例9的数据可以看出加入不同比例的碳纳米管氟树脂的水接触角与对比例1和对比例2相比稍有提升，但不同比例组分之间数值的变化不大。从正十六烷接触角则可以看出随着在碳纳米管加入量低于1.0％时，随着加入碳纳米管的比例增大，接触角也随之增大，而且变化明显，证明加入碳纳米管对疏油性方面有显著提升。从正辛烷接触角来看，在碳纳米管加入量低于1.0％时，随着加入碳纳米管的比例增大，接触角也随之增大，可以得出加入碳纳米管能有效提高氟树脂疏油性能，对于疏水性能提升效果不明显。但在加入量大于1％时，正十六烷、正辛烷接触角下降明显，认为是因为加入量增加引起的团聚效应加剧使得接触角下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：按质量百分比包括以下组分，
氟树脂：1-20％；
氟溶剂：80-99％；
碳纳米管：0.1-2％；
有机溶剂：5-30％。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：按质量百分比所述碳纳米管的占比为0.1-0.5％。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：所述氟树脂为含氟聚丙烯酸酯共聚物或含氟环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：所述氟溶剂为全氟己烷、全氟环己烷、全氟甲基环己烷和全氟庚烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：所述碳纳米管的管径为10-100nm。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氟丙醇和叔丁醇中的一种或两种以上的混合物。
7.一种碳纳米管改性氟树脂涂覆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氟树脂与氟溶剂混合，机械搅拌3-6小时，形成氟树脂溶液；
将碳纳米管与有机溶剂混合，超声分散并机械搅拌10-30min，形成碳纳米管分散液；
将氟树脂溶液与碳纳米管分散液混合，超声分散10-30min，得到碳纳米管改性氟树脂涂覆剂。
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