CN112852039A - 一种具有自清洁功能的复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自清洁功能的复合材料，其原料按重量份比包括：环氧树脂20‑30份、热塑性树脂25‑40份、聚二甲基硅氧烷10‑15份、聚四氟乙烯8‑14份、热稳定剂6‑12份、固化剂4‑8份、硅烷6‑10份、偶联剂8‑16份、润滑剂10‑16份、加工助剂10‑20份和阻燃剂6‑12份，本发明涉及新材料技术领域。该具有自清洁功能的复合材料，通过具有超疏水功能的复合材料，凝结的水珠很快汇集流走，不会粘附在复合材料表面，大大降低了灰尘的粘附，大大提高了复合材料表面与水的接触角，降低了滚动角，水滴在复合材料上可以自由滑动，实现了真正意义上的自清洁超疏水功能，能够应用于生活、工业、军事等众多领域的树脂基复合材料，其实施工艺简单，操控性、工程化应用可行性强。

Description

一种具有自清洁功能的复合材料
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种具有自清洁功能的复合材料。
背景技术
新材料是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料，结构材料主要是利用它们的强度、韧性、硬度、弹性等机械性能，如新型陶瓷材料，非晶态合金(金属玻璃)等，功能材料主要是利用其所具有的电、光、声、磁、热等功能和物理效应，近几年，世界上研究、发展的新材料主要有新金属材料，精细陶瓷和光纤等等，随着科学技术的进步，产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势，用途也不断向多种领域扩展，一些具有特殊功能的纤维如芳纶、聚苯硫醚、碳纤维等，虽然价格较贵，但在环境保护、节能减排、阻燃耐高温等领域仍被市场看好，新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域，同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料(含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等)、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。
现有新材料都是采用多种物质加工而成，形成新的复合材料，但是现有的新材料，在投放到使用中时，较多情况下，其自清洁效果不佳，比如表面吸附较多的水珠的时候，他不能自动将水珠进行疏导排走，使得水汽长期附着，容易滋生细菌，而且还会损坏物件，造成不必要的损失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有自清洁功能的复合材料，解决了自清洁效果不佳，容易滋生细菌，而且还会损坏物件，造成不必要的损失的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有自清洁功能的复合材料，其原料按重量份比包括：环氧树脂20-30 份、热塑性树脂25-40份、聚二甲基硅氧烷10-15份、聚四氟乙烯 8-14份、热稳定剂6-12份、固化剂4-8份、硅烷6-10份、偶联剂 8-16份、润滑剂10-16份、加工助剂10-20份和阻燃剂6-12份。
优选的，其原料包括以下组分：环氧树脂25份、热塑性树脂32 份、聚二甲基硅氧烷13份、聚四氟乙烯11份、热稳定剂9份、固化剂6份、硅烷8份、偶联剂12份、润滑剂13份、加工助剂15份和阻燃剂9份。
优选的，其原料包括以下组分：环氧树脂20份、热塑性树脂25 份、聚二甲基硅氧烷10份、聚四氟乙烯8份、热稳定剂6份、固化剂4份、硅烷6份、偶联剂8份、润滑剂10份、加工助剂10份和阻燃剂6份。
优选的，其原料包括以下组分：环氧树脂30份、热塑性树脂40 份、聚二甲基硅氧烷15份、聚四氟乙烯14份、热稳定剂12份、固化剂8份、硅烷10份、偶联剂16份、润滑剂16份、加工助剂20 份和阻燃剂12份。
优选的，所述热稳定剂为铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂中一种，所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种的混合物，所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种的混合物，所述聚四氟乙烯粉粒径为2-10μm。
优选的，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氯化聚乙烯中的一种或几种组合，所述硅烷为甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、全氟癸基三氯硅烷中的一种或几种组合，所述加工助剂是ACR树脂，所述发泡调节剂是丙烯酸酯类聚合物，所述发泡剂是AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂中的一种。
优选的，所述一种具有自清洁功能的复合材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1、选取适量的环氧树脂和热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，将搅拌机的内部温度控制在180℃-240℃，搅拌的时间控制在30-50分钟，使其充分融化混合，在进行搅拌的时候，搅拌机的速率为140-160转/分钟，得到混合性树脂；
S2、然后将适量的聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，预热温度控制在50℃-70℃之间，启动搅拌将其混合，使其受热均匀，搅拌机的转速控制在15-45转/分钟，然后加入适量的热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，此时将搅拌机的温度调至200℃-240℃之间，搅拌1-2小时，使得加入的原料都可以混合均匀，搅拌机的转速控制在150-250转/分钟，得到预混料；
S3、往S2制得的预混料中加入适量的固化剂、硅烷、偶联剂、润滑剂、加工助剂和阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，搅拌时间为2-4小时，内部的搅拌温度控制在160℃-260℃，搅拌机的转速控制在150-250 转/分钟；
S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至 120℃-180℃挤出，挤出机机筒温度130℃-180℃，模具温度130℃ -200℃，主机转速10-30转/分钟,喂料转速10-25转/分钟，即可得到复合材料。
有益效果
本发明提供了一种具有自清洁功能的复合材料。与现有技术相比具备以下有益效果：该具有自清洁功能的复合材料，其原料按重量份比包括：环氧树脂20-30份、热塑性树脂25-40份、聚二甲基硅氧烷10-15份、聚四氟乙烯8-14份、热稳定剂6-12份、固化剂 4-8份、硅烷6-10份、偶联剂8-16份、润滑剂10-16份、加工助剂10-20份和阻燃剂6-12份，其制备方法具体包括以下步骤：S1、选取适量的环氧树脂和热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，使其充分融化混合，得到混合性树脂；S2、然后将适量的聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，然后加入适量的热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，使得加入的原料都可以混合均匀，得到预混料；S3、往S2制得的预混料中加入适量的固化剂、硅烷、偶联剂、润滑剂、加工助剂和阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，；S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至120℃-180℃挤出，挤出机机筒温度130℃-180℃，模具温度130℃-200℃，主机转速10-30转/分钟,喂料转速10-25 转/分钟，即可得到复合材料；通过具有超疏水功能的复合材料，凝结的水珠很快汇集流走，不会粘附在复合材料表面，大大降低了灰尘的粘附，大大提高了复合材料表面与水的接触角，降低了滚动角，水滴在复合材料上可以自由滑动，实现了真正意义上的自清洁超疏水功能，能够应用于生活、工业、军事等众多领域的树脂基复合材料，其实施工艺简单，操控性、工程化应用可行性强，具有巨大的应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供三种技术方案：一种具有自清洁功能的复合材料，其原料按重量份比包括：环氧树脂20-30份、热塑性树脂25-40份、聚二甲基硅氧烷10-15份、聚四氟乙烯8-14份、热稳定剂6-12份、固化剂4-8份、硅烷6-10份、偶联剂8-16份、润滑剂10-16份、加工助剂10-20份和阻燃剂6-12份。
本发明中，热稳定剂为铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂中一种，所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种的混合物，所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种的混合物，所述聚四氟乙烯粉粒径为2-10μm。
本发明中，热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氯化聚乙烯中的一种或几种组合，所述硅烷为甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、全氟癸基三氯硅烷中的一种或几种组合，所述加工助剂是ACR树脂，所述发泡调节剂是丙烯酸酯类聚合物，所述发泡剂是AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂中的一种。
其制备方法具体包括以下实施例：
实施例一
S1、选取25份环氧树脂和32份热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，将搅拌机的内部温度控制在210℃，搅拌的时间控制在40分钟，使其充分融化混合，在进行搅拌的时候，搅拌机的速率为150转/分钟，得到混合性树脂；
S2、然后将13份聚二甲基硅氧烷和11份聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，预热温度控制在60℃之间，启动搅拌将其混合，使其受热均匀，搅拌机的转速控制在30转/分钟，然后加入9 份热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，此时将搅拌机的温度调至220℃之间，搅拌1.5小时，使得加入的原料都可以混合均匀，搅拌机的转速控制在200转/分钟，得到预混料；
S3、往S2制得的预混料中加入6份固化剂、8份硅烷、12份偶联剂、13份润滑剂、15份加工助剂和9份阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，搅拌时间为2.5小时，内部的搅拌温度控制在210℃，搅拌机的转速控制在200转/分钟；
S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至 150℃挤出，挤出机机筒温度155℃，模具温度165℃，主机转速20 转/分钟,喂料转速17转/分钟，即可得到复合材料。
实施例二
S1、选取20份环氧树脂和25份热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，将搅拌机的内部温度控制在180℃，搅拌的时间控制在30分钟，使其充分融化混合，在进行搅拌的时候，搅拌机的速率为140-160转/分钟，得到混合性树脂；
S2、然后将10份聚二甲基硅氧烷和8聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，预热温度控制在50℃之间，启动搅拌将其混合，使其受热均匀，搅拌机的转速控制在15/分钟，然后加入6份热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，此时将搅拌机的温度调至200℃间，搅拌1小时，使得加入的原料都可以混合均匀，搅拌机的转速控制在150转/分钟，得到预混料；
S3、往S2制得的预混料中加入4份固化剂、6份硅烷、8份偶联剂、10份润滑剂、10份加工助剂和6份阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，搅拌时间为2小时，内部的搅拌温度控制在160℃，搅拌机的转速控制在150转/分钟；
S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至 120℃挤出，挤出机机筒温度130℃，模具温度130℃，主机转速10 转/分钟,喂料转速10转/分钟，即可得到复合材料。
实施例三
S1、选取30份环氧树脂和40份热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，将搅拌机的内部温度控制在240℃，搅拌的时间控制在50分钟，使其充分融化混合，在进行搅拌的时候，
搅拌机的速率为60转/分钟，得到混合性树脂；
S2、然后将15份聚二甲基硅氧烷和14份聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，预热温度控制在70℃之间，启动搅拌将其混合，使其受热均匀，搅拌机的转速控制在45转/分钟，然后加入2 份热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，此时将搅拌机的温度调至240℃之间，搅拌2小时，使得加入的原料都可以混合均匀，搅拌机的转速控制在250转/分钟，得到预混料；
S3、往S2制得的预混料中加入8份固化剂、10份硅烷、16份偶联剂、16份润滑剂、20份加工助剂和2份阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，搅拌时间为4小时，内部的搅拌温度控制在60℃，搅拌机的转速控制在250转/分钟；
S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至 180℃挤出，挤出机机筒温度180℃，模具温度200℃，主机转速30 转/分钟,喂料转速25转/分钟，即可得到复合材料。
随机选取市场上的复合材料作为对照组，然后分别对其拉伸强度、甲醛释放量和水接触角进行测试，且检测条件和上述一致，然后记录其结果，并在相同的时间以及条件下进行操作，在检测的过程中，同时统计数据并制作统计表，见下表。
Figure BDA0002887809580000091
Figure BDA0002887809580000101
由上表可知，通过具有超疏水功能的复合材料，凝结的水珠很快汇集流走，不会粘附在复合材料表面，大大降低了灰尘的粘附，大大提高了复合材料表面与水的接触角，降低了滚动角，水滴在复合材料上可以自由滑动，实现了真正意义上的自清洁超疏水功能，能够应用于生活、工业、军事等众多领域的树脂基复合材料，其实施工艺简单，操控性、工程化应用可行性强，具有巨大的应用价值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：其原料按重量份比包括：环氧树脂20-30份、热塑性树脂25-40份、聚二甲基硅氧烷10-15份、聚四氟乙烯8-14份、热稳定剂6-12份、固化剂4-8份、硅烷6-10份、偶联剂8-16份、润滑剂10-16份、加工助剂10-20份和阻燃剂6-12份。
2.根据权利要求1所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：其原料包括以下组分：环氧树脂25份、热塑性树脂32份、聚二甲基硅氧烷13份、聚四氟乙烯11份、热稳定剂9份、固化剂6份、硅烷8份、偶联剂12份、润滑剂13份、加工助剂15份和阻燃剂9份。
3.根据权利要求1所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：其原料包括以下组分：环氧树脂20份、热塑性树脂25份、聚二甲基硅氧烷10份、聚四氟乙烯8份、热稳定剂6份、固化剂4份、硅烷6份、偶联剂8份、润滑剂10份、加工助剂10份和阻燃剂6份。
4.根据权利要求1所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：其原料包括以下组分：环氧树脂30份、热塑性树脂40份、聚二甲基硅氧烷15份、聚四氟乙烯14份、热稳定剂12份、固化剂8份、硅烷10份、偶联剂16份、润滑剂16份、加工助剂20份和阻燃剂12份。
5.根据权利要求1所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂中一种，所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者几种的混合物，所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种的混合物，所述聚四氟乙烯粉粒径为2-10μm。
6.根据权利要求1所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氯化聚乙烯中的一种或几种组合，所述硅烷为甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、全氟癸基三氯硅烷中的一种或几种组合，所述加工助剂是ACR树脂，所述发泡调节剂是丙烯酸酯类聚合物，所述发泡剂是AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂中的一种。
7.根据权利要求1-6所述的一种具有自清洁功能的复合材料，其特征在于：其制备方法具体包括以下步骤：
S1、选取适量的环氧树脂和热塑性树脂，然后将其倒入搅拌机中进行搅拌，启动搅拌机，将搅拌机的内部温度控制在180℃-240℃，搅拌的时间控制在30-50分钟，使其充分融化混合，在进行搅拌的时候，搅拌机的速率为140-160转/分钟，得到混合性树脂；
S2、然后将适量的聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯倒入搅拌机中，将其进行预热，预热温度控制在50℃-70℃之间，启动搅拌将其混合，使其受热均匀，搅拌机的转速控制在15-45转/分钟，然后加入适量的热稳定剂之后，将S1中制得的混合型树脂倒入，此时将搅拌机的温度调至200℃-240℃之间，搅拌1-2小时，使得加入的原料都可以混合均匀，搅拌机的转速控制在150-250转/分钟，得到预混料；
S3、往S2制得的预混料中加入适量的固化剂、硅烷、偶联剂、润滑剂、加工助剂和阻燃剂，再次启动搅拌机，此时需要混合较长的时间，使内部的原料可以充分的混合均匀，搅拌时间为2-4小时，内部的搅拌温度控制在160℃-260℃，搅拌机的转速控制在150-250转/分钟；
S4、搅拌完成之后，将其取出，然后直接倒入挤出机并加热至120℃-180℃挤出，挤出机机筒温度130℃-180℃，模具温度130℃-200℃，主机转速10-30转/分钟,喂料转速10-25转/分钟，即可得到复合材料。
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