CN112480774A - 一种埃洛石改性氟树脂涂覆剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种埃洛石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分，氟树脂：1‑20％、氟溶剂：80‑99％、有机溶剂：5‑30％、埃洛石：0.1‑2.5％。本发明所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂通过加入具有纳米结构的埃洛石，构造微纳结构，提高防水透气膜的疏水疏油性能，简化加工工艺，提高生产效率，避免使用存在安全隐患的含氟单体，制备方法简单，原料易得，且不受限制，可以实现规模化生产。

Description

一种埃洛石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技术领域，尤其是涉及一种埃洛石改性氟树脂涂覆剂及其制备方法。
背景技术
近年来，手机、笔记本电脑、电子记事本、数码相机、游戏设备等电子设备与我们的生活密不可分。但在长时间的使用中，难免会接触到水渍、油渍。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。迄今为止，通过用疏水疏油透声膜封住设置在壳体上的开口，从而实现兼顾该开口的透声性与防水性。疏水疏油透声膜是在不容易阻碍声音透过的材料的薄膜上通过浸渍或喷涂疏水疏油涂层形成保护层，并且通过将该膜配置到开口处，可以在获得良好的透声性的同时抑制水和油侵入至壳体内部。
一般的无氟聚合物的涂层较厚，一般在100微米以上，才能表现出防水防油的效果。但是严重影响电子声音设备的透气性能。而含氟聚合物涂层厚度在0.5～2微米，就能达到良好的三防效果。
含氟聚合物是由含氟单体和一些功能单体进行共聚而得。但目前世界环保组织对含氟单体十分敏感，具有优异防水防油性能的C8(或者8个碳以上)单体被列为禁止生产和销售，而且近几年替代品C6也将要被限制。为了解决原料限制和产品安全的问题，现今亟需一种新型的含氟疏水疏油涂覆剂。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有良好疏水疏油性、透气性及耐持久性的埃洛石改性氟树脂涂覆剂及其制备方法，以满足市场的需要。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种埃洛石改性氟树脂涂覆剂，按质量百分比包括以下组分，
氟树脂：1-20％；
氟溶剂：80-99％；
有机溶剂：5-30％；
埃洛石：0.1-2.5％。
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的混合物。
优选的，所述埃洛石的粒径为30nm或50nm。
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的混合物。
一种埃洛石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，使氟树脂与氟溶剂完全混合形成温度的氟树脂溶液；
将埃洛石与有机溶剂混合后，超声分散并机械搅拌10-30分钟，得到埃洛石分散液；
将氟树脂溶液与埃洛石分散液混合后，超声分散10-30分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂。
通过实验，申请人发现在含氟聚合物中引入一些纳米颗粒，可以提高含氟聚合物的疏水疏油性能。其中，纳米埃洛石是一种天然的纳米状粘土矿物，具有特殊的结构及优良的性能，且天然储量丰富、价格低廉。在外观上具有球形、片状和管状结构，其中管状结构最为普遍。由于管状纳米埃洛石的卷曲机制，其外壁表面暴露的是O-Si-O基团，管腔内比表面暴露的则是Al-OH基团，其外表面的羟基含量低，与水分子的相互作用较弱，因此可以提供一定的疏水性能。此外，由于纳米埃洛石表面的羟基和硅氧烷相对含量较少，结构单元间以氢键和范德华力等次价键的形式结合，比较容易实现结构单元的解离和分散，不容易团聚；在几何方面，纳米埃洛石的纵横比适当，也减小了接触面积，相比其他纳米颗粒更易团聚的性能，纳米埃洛石的分散性较好，一般可以均匀的分散在聚合物中。综上所述，根据纳米埃洛石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，本发明所述的埃洛石改性氟树脂具有以下优势：
本发明所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂通过加入具有纳米结构的埃洛石，构造微纳结构，提高防水透气膜的疏水疏油性能，简化加工工艺，提高生产效率，避免使用存在安全隐患的含氟单体，制备方法简单，原料易得，且不受限制，可以实现规模化生产。
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稳定的氟树脂溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述氟树脂溶液中，在浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
对比例2
(1)将5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂9-1与45g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稳定的氟树脂溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述氟树脂溶液中，在浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
对比例3
(1)将12.5g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂9-1与37.5g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稳定的氟树脂溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述氟树脂溶液中，在浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
对比例4
(1)将10g的天津日津科技股份有限公司生产的氟树脂9-1与40g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稳定的氟树脂溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述氟树脂溶液中，在浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
对比例5
(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稳定的氟树脂溶液；
(2)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述共混溶液中，在浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
经检测，对比例5中薄膜的水、正十六烷及正辛烷的接触角测试数据分别为132°、78°及58°，性能为对比例中最佳，因此实施例中均以对比例5中的氟树脂溶液为原料与埃洛石混配进行试验。
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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.02埃洛石(粒径为30nm)与0.98g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.05埃洛石(粒径为30nm)与0.95g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.1g埃洛石(粒径为30nm)与0.9g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.15g埃洛石(粒径为30nm)与0.85g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
实施例5
(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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.2埃洛石(粒径为30nm)与0.8g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
实施例6
(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稳定的氟树脂溶液；
(2)将0.25埃洛石(粒径为30nm)与0.75g乙醇混合后，通过机械搅拌以及超声分散20分钟，得到埃洛石分散液；
(3)将9g氟树脂溶液与1g埃洛石分散液混合后，超声分散20分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂；
(4)将聚四氟乙烯薄膜浸泡在上述埃洛石改性氟树脂涂覆剂中，浸泡30s后用镊子取出，并在室温下自然晾干2分钟，待溶剂挥发完全即可。
将对比例1-5及实施例1-6中涂覆后的聚四氟乙烯薄膜分别进行水、正十六烷及正辛烷的接触角测量，得到测量数据如下表：
编号 水接触角 正十六烷接触角 正辛烷接触角
对比例1 110° 60° 40°
对比例2 115° 64° 45°
对比例3 122° 69° 53°
对比例4 129° 74° 60°
对比例5 132° 78° 58°
实施例1 112° 42° 69°
实施例2 114° 61° 70°
实施例3 113° 78° 71°
实施例4 113.5° 82° 73°
实施例5 114.5° 84° 75°
实施例6 111° 72° 67°
根据实施例1至实施例6与对比例1至对比例5的数据对比，在加入埃洛石后水接触角以及正十六烷接触角都有所下降，正辛烷接触角反而上升，疏水疏油性能受到埃洛石的轻微影响。但随着埃洛石添加量的增加，疏水疏油效果逐步提升，其中水接触角虽然有提升，但是仍然没有达到未添加埃洛石的水接触角大小。正十六烷接触角随着埃洛石含量的增加而逐渐升高，最终在添加量为2％时达到最高疏油角度。正辛烷接触角随着埃洛石含量的增加也在逐步增加，但角度并未呈直线增长，而是略有波动。综合三种接触角测试，发现添加埃洛石，对氟树脂的疏油效果有所提升，略微影响到疏水效果。
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 (6)

1.一种埃洛石改性氟树脂涂覆剂，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％；
有机溶剂：5-30％；
埃洛石：0.1-2.5％。
2.根据权利要求1所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂，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。
3.根据权利要求1所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂，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的混合物。
4.根据权利要求1所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂，其特征在于：所述埃洛石的粒径为30nm或50nm。
5.根据权利要求1所述的埃洛石改性氟树脂涂覆剂，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的混合物。
6.一种埃洛石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，使氟树脂与氟溶剂完全混合形成温度的氟树脂溶液；
将埃洛石与有机溶剂混合后，超声分散并机械搅拌10-30分钟，得到埃洛石分散液；
将氟树脂溶液与埃洛石分散液混合后，超声分散10-30分钟，得到埃洛石改性氟树脂涂覆剂。
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