一種疏水橡膠的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種疏水橡膠的制備方法，屬于高分子材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 近年來，疏水表面越來越受到了科學家們的廣泛關注。隨著人們生活水平的提高， 在很多領域都需要人工制造疏水材料。眾所周知，疏水材料廣泛存在了大自然之中，最熟悉 的就是以荷葉為代表的植物葉面、水鳥的羽毛以及蟬等昆蟲的翅膀等。疏水材料在工業(yè)應 用和生活中有著很強的應用前景，如眼鏡表面的防霧、自清潔建筑材料、防結冰材料、不粘 鍋等。
[0003] 當水滴與材料表面的接觸角大于90°，我們就認為材料是疏水的。當水滴與材料 表面的接觸角大于150°，且滾動接觸角小與10°時，我們就認為材料是超疏水表面。疏水 表面的制備有兩種方法在具有微納米結構的材料表面修飾低表面能的材料；2在低表面 能的材料表面構建微納米結構。構建材料表面的微納米結構方法有很多，常用的方法是刻 蝕法、靜電紡絲法、表面修飾納米粒子法等。
[0004][0005][0006] 紫外光固化在未來將有著很好的應用前景，所以我們可以把紫外光固化引入到制 備疏水材料中來。紫外光固化有著以下幾個優(yōu)點：固化速度快、污染少、節(jié)能、操作簡單、節(jié) 能、設備簡單。正是因為這些優(yōu)點，紫外光固化將為疏水材料的制備開辟了一種新的方法。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種疏水橡膠材料的制備方法，通過在材料表面修飾低表面 能氟化物，并用疏水二氧化硅構建表面微納米結構。
[0008] 本發(fā)明提供了一種疏水橡膠材料的制備方法，包括下述步驟： 步驟l、Si(y9KH570改性：將KH570、Si02、甲苯或無水乙醇溶劑、水、乙酸混合，在加熱 下反應，制備KH570改性SiO2; 步驟2、把有機氟化物單體、橡膠、紫外光引發(fā)劑分散到溶劑中溶解攪拌均勻，然后常溫 固化，得到表面有機氟化物修飾的橡膠； 步驟3、配備KH570改性SiO2分散液，然后將上述分散液涂覆到所述表面有機氟化物 修飾的橡膠的表面，干燥后得到二氧化硅疏水薄膜； 步驟4、把二氧化硅疏水薄膜放到紫外燈下面進行紫外光固化后得到所述疏水橡膠材 料。
[0009] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，步驟1中，所述的SiO2粒徑為10-100nm。
[0010] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟2中，所述的有機氟單體是甲基丙烯酸 十二氟庚酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一種或 它們的混合物；優(yōu)選為甲基丙烯酸十二氟庚酯。
[0011] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟2中，有機氟化物單體占橡膠的質量分數 是 10%-50%。
[0012] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟2中，所述的橡膠是所有包含碳碳雙鍵的 橡膠，優(yōu)選為丁苯橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、丁基橡膠、天然橡膠中的一種或多種。
[0013] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，紫外光引發(fā)劑為α-羥基環(huán)己基苯基酮、安息香 雙甲醚、α -苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代）苯基]-2-(4-嗎啉基）-1_丙酮、二苯 甲酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一種或幾種。
[0014] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟2中，所述溶劑為四氫呋喃。
[0015] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟2中，將有機氟化物單體、橡膠、紫外光引 發(fā)劑溶液倒入四氟乙烯模具中，室溫放置48h，待溶劑揮發(fā)后得到表面有氟元素的橡膠基 體，溶劑揮發(fā)過程中，有機氟化物單體和橡膠部分發(fā)生相分離，部分有機氟化物將會滲透到 橡膠基體表面。
[0016] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟3中，將SiO2分散液噴灑至所述表面有機 氟化物修飾的橡膠基體表面，室溫放置48h，待溶劑揮發(fā)后得到二氧化硅疏水膜。
[0017] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，在步驟3中，SiO2修飾疏水膜表面的用量是1-10 mg/cm2 〇
[0018] 本發(fā)明提供的二氧化硅疏水橡膠材料的制備方法通過采用KH570硅烷偶聯劑改 性二氧化硅，然后再把改性后的二氧化硅涂覆到表面經過低表面能的有機氟化物修飾的橡 膠基體表面上，涂抹均勻，室溫下放置至溶劑揮發(fā)干凈后，對膜進行紫外光固化，便可以得 到疏水橡膠材料。這種方法無需借助任何復雜設備，工藝簡單，制備速度快。通過這種方法 制備出來的二氧化硅疏水橡膠材料，表面二氧化硅和基體粘合緊密，附著力較強，并且這種 疏水材料與水的接觸角可達到150-165°。
[0019] 具體實施方案： 下邊結合具體實施例，對本發(fā)明做進一步詳細說明。應當理解，此次所描述得具體實施 例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020] 實施例1:(實施例中所述的份均為質量份） 將甲基丙烯酸十二氟庚酯（IOphr )、丁苯橡膠（IOOphr )、2-甲基-1-[4-(甲基硫代）苯 基]-2-(4-嗎啉基）-1-丙酮（Iphr)溶解到四氫呋喃中，攪拌均勻，常溫下溶劑揮發(fā)固化， 得到表面有機氟化物修飾的橡膠。
[0021] 實施例2: 甲基丙烯酸十二氟庚酯的份數改為30phr，其他制備過程同實施例1。
[0022] 實施例3: 甲基丙烯酸十二氟庚酯的份數改為50phr，其他制備過程同實施例1。
[0023] 對比例1: 不加入甲基丙烯酸十二氟庚酯，其他制備過程同實施例1。
【主權項】
1. 一種疏水橡膠的制備方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟： 步驟l、Si(y9KH570改性：將KH570、Si02、甲苯或無水乙醇溶劑、水、乙酸混合，在加熱 下反應，制備KH570改性SiO2; 步驟2、把有機氟化物單體、橡膠、紫外光引發(fā)劑分散到溶劑中溶解攪拌均勻，然后常溫 固化，得到表面有機氟化物修飾的橡膠； 步驟3、配備KH570改性SiO2分散液，然后將上述分散液涂覆到所述表面有機氟化物 修飾的橡膠的表面，干燥后得到二氧化硅疏水薄膜； 步驟4、把二氧化硅疏水薄膜放到紫外燈下面進行紫外光固化后得到所述疏水橡膠材 料。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，二氧化娃粒徑為10-100nm。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2中，所述的有機氟單體是甲 基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中 的一種或它們的混合物；優(yōu)選為甲基丙烯酸十二氟庚酯。
4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2中，有機氟單體占橡膠的質 量分數是10%-50%。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2中，所述的橡膠是所有包含 碳碳雙鍵的橡膠，包括丁苯橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、丁基橡膠、天然橡膠中的一種或多種。
6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2中，所述的紫外光引發(fā)劑 為a -羥基環(huán)己基苯基酮、安息香雙甲醚、a -苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4_(甲基硫代）苯 基]-2-(4-嗎啉基）-1_丙酮、二苯甲酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基 丙酮中的一種或幾種，所述溶劑為四氫呋喃。
7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2中，將有機氟化物單體、橡 膠、紫外光引發(fā)劑溶液倒入四氟乙烯模具中，室溫放置48h，待溶劑揮發(fā)后得到表面有氟元 素的橡膠基體，溶劑揮發(fā)過程中，有機氟化物單體和橡膠部分發(fā)生相分離，部分有機氟化物 將會滲透到橡膠基體表面。
8. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，將SiO2分散液噴灑至所述表面有機 氟化物修飾的橡膠基體表面，室溫放置48h，待溶劑揮發(fā)后得到二氧化硅疏水膜。
9. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟3中，SiO 2修飾疏水膜表面的 用量是卜1〇 mg/cm2。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的制備方法制備得到的疏水橡膠。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種疏水橡膠材料的制備方法，先對二氧化硅進行表面改性，使得二氧化硅表面疏水，然后把二氧化硅涂覆到表面有機氟化物修飾的橡膠表面，再經過紫外光固化后得到疏水橡膠材料。本發(fā)明的方法簡單高效，制備的疏水橡膠材料表面的微納米結構可以通過改變二氧化硅的修飾量來控制，并且表面二氧化硅和基體粘合緊密，附著力較強。
【IPC分類】C08J7-06, C08J7-12, C09D1-00
【公開號】CN104804210
【申請?zhí)枴緾N201510220580
【發(fā)明人】田明, 鄭志鵬, 寧南英, 張立群, 張志韜
【申請人】北京化工大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月4日