一种疏水橡胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种疏水橡胶的制备方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，疏水表面越来越受到了科学家们的广泛关注。随着人们生活水平的提高， 在很多领域都需要人工制造疏水材料。众所周知，疏水材料广泛存在了大自然之中，最熟悉 的就是以荷叶为代表的植物叶面、水鸟的羽毛以及蝉等昆虫的翅膀等。疏水材料在工业应 用和生活中有着很强的应用前景，如眼镜表面的防雾、自清洁建筑材料、防结冰材料、不粘 锅等。
[0003] 当水滴与材料表面的接触角大于90°，我们就认为材料是疏水的。当水滴与材料 表面的接触角大于150°，且滚动接触角小与10°时，我们就认为材料是超疏水表面。疏水 表面的制备有两种方法在具有微纳米结构的材料表面修饰低表面能的材料；2在低表面 能的材料表面构建微纳米结构。构建材料表面的微纳米结构方法有很多，常用的方法是刻 蚀法、静电纺丝法、表面修饰纳米粒子法等。
[0004][0005][0006] 紫外光固化在未来将有着很好的应用前景，所以我们可以把紫外光固化引入到制 备疏水材料中来。紫外光固化有着以下几个优点：固化速度快、污染少、节能、操作简单、节 能、设备简单。正是因为这些优点，紫外光固化将为疏水材料的制备开辟了一种新的方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种疏水橡胶材料的制备方法，通过在材料表面修饰低表面 能氟化物，并用疏水二氧化硅构建表面微纳米结构。
[0008] 本发明提供了一种疏水橡胶材料的制备方法，包括下述步骤： 步骤l、Si(y9KH570改性：将KH570、Si02、甲苯或无水乙醇溶剂、水、乙酸混合，在加热 下反应，制备KH570改性SiO2; 步骤2、把有机氟化物单体、橡胶、紫外光引发剂分散到溶剂中溶解搅拌均匀，然后常温 固化，得到表面有机氟化物修饰的橡胶； 步骤3、配备KH570改性SiO2分散液，然后将上述分散液涂覆到所述表面有机氟化物 修饰的橡胶的表面，干燥后得到二氧化硅疏水薄膜； 步骤4、把二氧化硅疏水薄膜放到紫外灯下面进行紫外光固化后得到所述疏水橡胶材 料。
[0009] 在本发明的优选的实施方案中，步骤1中，所述的SiO2粒径为10-100nm。
[0010] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤2中，所述的有机氟单体是甲基丙烯酸 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种或 它们的混合物；优选为甲基丙烯酸十二氟庚酯。
[0011] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤2中，有机氟化物单体占橡胶的质量分数 是 10%-50%。
[0012] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤2中，所述的橡胶是所有包含碳碳双键的 橡胶，优选为丁苯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶中的一种或多种。
[0013] 在本发明的优选的实施方案中，紫外光引发剂为α-羟基环己基苯基酮、安息香 双甲醚、α -苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代）苯基]-2-(4-吗啉基）-1_丙酮、二苯 甲酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或几种。
[0014] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤2中，所述溶剂为四氢呋喃。
[0015] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤2中，将有机氟化物单体、橡胶、紫外光引 发剂溶液倒入四氟乙烯模具中，室温放置48h，待溶剂挥发后得到表面有氟元素的橡胶基 体，溶剂挥发过程中，有机氟化物单体和橡胶部分发生相分离，部分有机氟化物将会渗透到 橡胶基体表面。
[0016] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤3中，将SiO2分散液喷洒至所述表面有机 氟化物修饰的橡胶基体表面，室温放置48h，待溶剂挥发后得到二氧化硅疏水膜。
[0017] 在本发明的优选的实施方案中，在步骤3中，SiO2修饰疏水膜表面的用量是1-10 mg/cm2 〇
[0018] 本发明提供的二氧化硅疏水橡胶材料的制备方法通过采用KH570硅烷偶联剂改 性二氧化硅，然后再把改性后的二氧化硅涂覆到表面经过低表面能的有机氟化物修饰的橡 胶基体表面上，涂抹均匀，室温下放置至溶剂挥发干净后，对膜进行紫外光固化，便可以得 到疏水橡胶材料。这种方法无需借助任何复杂设备，工艺简单，制备速度快。通过这种方法 制备出来的二氧化硅疏水橡胶材料，表面二氧化硅和基体粘合紧密，附着力较强，并且这种 疏水材料与水的接触角可达到150-165°。
[0019] 具体实施方案： 下边结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此次所描述得具体实施 例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 实施例1:(实施例中所述的份均为质量份） 将甲基丙烯酸十二氟庚酯（IOphr )、丁苯橡胶（IOOphr )、2-甲基-1-[4-(甲基硫代）苯 基]-2-(4-吗啉基）-1-丙酮（Iphr)溶解到四氢呋喃中，搅拌均匀，常温下溶剂挥发固化， 得到表面有机氟化物修饰的橡胶。
[0021] 实施例2: 甲基丙烯酸十二氟庚酯的份数改为30phr，其他制备过程同实施例1。
[0022] 实施例3: 甲基丙烯酸十二氟庚酯的份数改为50phr，其他制备过程同实施例1。
[0023] 对比例1: 不加入甲基丙烯酸十二氟庚酯，其他制备过程同实施例1。
【主权项】
1. 一种疏水橡胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤： 步骤l、Si(y9KH570改性：将KH570、Si02、甲苯或无水乙醇溶剂、水、乙酸混合，在加热 下反应，制备KH570改性SiO2; 步骤2、把有机氟化物单体、橡胶、紫外光引发剂分散到溶剂中溶解搅拌均匀，然后常温 固化，得到表面有机氟化物修饰的橡胶； 步骤3、配备KH570改性SiO2分散液，然后将上述分散液涂覆到所述表面有机氟化物 修饰的橡胶的表面，干燥后得到二氧化硅疏水薄膜； 步骤4、把二氧化硅疏水薄膜放到紫外灯下面进行紫外光固化后得到所述疏水橡胶材 料。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，二氧化娃粒径为10-100nm。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述的有机氟单体是甲 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 的一种或它们的混合物；优选为甲基丙烯酸十二氟庚酯。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，有机氟单体占橡胶的质 量分数是10%-50%。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述的橡胶是所有包含 碳碳双键的橡胶，包括丁苯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述的紫外光引发剂 为a -羟基环己基苯基酮、安息香双甲醚、a -苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4_(甲基硫代）苯 基]-2-(4-吗啉基）-1_丙酮、二苯甲酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基 丙酮中的一种或几种，所述溶剂为四氢呋喃。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，将有机氟化物单体、橡 胶、紫外光引发剂溶液倒入四氟乙烯模具中，室温放置48h，待溶剂挥发后得到表面有氟元 素的橡胶基体，溶剂挥发过程中，有机氟化物单体和橡胶部分发生相分离，部分有机氟化物 将会渗透到橡胶基体表面。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将SiO2分散液喷洒至所述表面有机 氟化物修饰的橡胶基体表面，室温放置48h，待溶剂挥发后得到二氧化硅疏水膜。
9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，SiO 2修饰疏水膜表面的 用量是卜1〇 mg/cm2。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的疏水橡胶。
【专利摘要】本发明涉及一种疏水橡胶材料的制备方法，先对二氧化硅进行表面改性，使得二氧化硅表面疏水，然后把二氧化硅涂覆到表面有机氟化物修饰的橡胶表面，再经过紫外光固化后得到疏水橡胶材料。本发明的方法简单高效，制备的疏水橡胶材料表面的微纳米结构可以通过改变二氧化硅的修饰量来控制，并且表面二氧化硅和基体粘合紧密，附着力较强。
【IPC分类】C08J7-06, C08J7-12, C09D1-00
【公开号】CN104804210
【申请号】CN201510220580
【发明人】田明, 郑志鹏, 宁南英, 张立群, 张志韬
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日