本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超疏水疏油氟碳涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术：
超疏水现象源于人类对大自然中荷叶效应等的认识。超疏水疏油表面指与水接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水现象近些年引起了广泛关注，且研究表明，制备超疏水疏油表面通常需要满足两个条件：使用低表面能物质以及在材料表面构筑微纳二级结构。
超疏水疏油表面特殊的表面润湿性使其在防水、防覆冰、防油、防腐蚀以及流体运输方面具有广泛的应用前景。目前制备超疏水疏油表面的方法有溶胶-凝胶法、化学气相沉积、相分离、电沉积以及激光雕刻等，这些方法常常存在着制备麻烦，条件苛刻等缺点。
在目前已知的大量方法中，所制备的超疏水疏油表面由于受到耐水压冲击、耐磨性和耐腐蚀性等性能不佳而无法大规模使用。因此，开发出一种具有良好疏水性、超疏油性能、较好耐磨性能、耐水流冲击、耐腐蚀性、粘附力强、适用范围广的超疏水材料具有重要意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有良好超疏水疏油性能，还具有较好的耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性能和黏附性能的可广泛使用的超疏水疏油氟碳涂料及其制备方法和使用方法。
本发明的超疏水疏油氟碳涂料包括组分A和组分B；
所述组分A包括环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚和有机溶剂a；环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量比为1：0.5～3：0.25～0.5：0.25～0.5；所述有机溶剂a的质量与所述环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵和聚氧乙烯醚的总质量之比为1.5～10：1；
所述组分B包括固化剂和有机溶剂b，所述固化剂为氨乙基哌嗪，所述环氧树脂与所述固化剂的质量比10：2～4，所述有机溶剂b的质量与所述固化剂的质量比为5～10：1。
较佳的，所述环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量比为1：1～2：0.25～0.5：0.25～0.5。
进一步的，所述环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量比为1：1～2：0.25：0.25。其中，所述环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵、聚氧乙烯醚的质量为1：2：0.25：0.25的实施例效果尤佳。
较佳的，所述环氧树脂为E-51环氧树脂、E-44环氧树脂或E-31环氧树脂。E-51环氧树脂、E-44环氧树脂和E-31环氧树脂为双份A型环氧树脂，其中E-51、E-44和E-31分别表示平均环氧值为0.51、0.44和0.31。环氧值高的黏度较低，固化后胶粘度大，脆性大。
进一步的，所述环氧树脂为E-51环氧树脂，所述环氧树脂与所述固化剂的质量比10：3。
较佳的，所述氟化石墨的含氟量为30％～60％，其中含氟量为50％的尤佳。
较佳的，所述氟化石墨微粒的平均粒径为100nm～10μm，优选较小粒径100nm。
较佳的，所述有机溶剂a和所述有机溶剂b相同，均为丙酮、乙醇和二氯甲烷等溶剂中的一种或几种混合物，优选成本和毒性较低的乙醇。
制备所述的超疏水疏油氟碳涂料的方法包括：
组分A的制备：将环氧树脂溶于部分有机溶剂a中，得到环氧树脂溶液；将氟化石墨、聚氧乙烯醚和碳酸铵分散于剩余的有机溶剂a中，得到氟化石墨乳液；将氟化石墨乳液与环氧树脂溶液混合，经搅拌后，得到组分A；
组分B的制备：将氨乙基哌嗪溶于有机溶剂b中，得到氨乙基哌嗪溶液即组分B。
所述的超疏水疏油氟碳涂料的使用方法包括以下步骤：将所述组分A加入到所述组分B中，混合均匀，涂覆于所需表面固化。
所述的所需表面为木板、纸板、环氧树脂板、铁板等可涂覆涂料的板面。
所述固化是在100℃下固化1h，但不限于此。
所述组分A和所述组分B混合时还可加入稀释剂，所述稀释剂为丙酮、乙醇和二氯甲烷等溶剂中的一种或几种混合物，优选与有机溶剂a和b一致。
本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种超疏水疏油氟碳涂料，包括组分A和组分B，其中组分A包括环氧树脂、氟化石墨、碳酸铵和聚氧乙烯醚，组分B是由固化剂氨乙基哌嗪制得。本发明中超疏水疏油氟碳涂料在稳定性方面有着独特的优势；氟化石墨有利于表面疏水疏油性能以及在耐腐蚀性能上的提高；氨乙基哌嗪是环氧树脂的固化剂，而环氧树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性能和与底物的粘接性能，可以形成稳定的环氧树脂固化剂；氟化石墨可以与氨乙基哌嗪发生反应，有利于更好的粘接，有利于整个体系的稳定和结合；碳酸铵可起到缓冲作用，维持酸碱平衡；这些成分在本发明的氟碳涂料中起到了协同增效的作用，使本发明的超疏水疏油氟碳涂料不仅具有优异的超疏水疏油性能，而且具有较好的耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性能和黏附性能。
2、本发明的超疏水疏油氟碳涂料的原料均为成本低廉的市售产品，而且配方精简种类少，制备方法简单易行，使用方法也简便快捷，适用于不同材质基板的涂覆，可大面积广泛使用。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种本发明的超疏水疏油氟碳涂料
1、组成
组分A：E-51环氧树脂2g、氟化石墨4g、碳酸铵0.5g、聚氧乙烯醚0.5g、乙醇30mL；其中氟化石墨含氟量为50％，氟化石墨微粒的平均粒径为100nm。
组分B：氨乙基哌嗪0.6g、乙醇5mL。
2、制备方法
组分A的制备：首先，将E-51环氧树脂(2g)溶解于乙醇(5mL)中，得到环氧树脂的乙醇溶液；将氟化石墨(4g)分散于乙醇(25mL)中，并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min，再向氟化石墨分散液中加入碳酸铵(0.5g)和聚氧乙烯醚(0.5g)，再使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min，得到氟化石墨乳液。然后，将氟化石墨乳液加入到环氧树脂的乙醇溶液中，并使用电磁搅拌机搅拌20min，保证充分混合，得到组分A(30.1g)。
组分B的制备：将氨乙基哌嗪(0.6g)加入到乙醇(5mL)中稀释，搅拌，保证稀释分散，得到氨乙基哌嗪的乙醇溶液，即组分B。
3、涂覆方法及其性能效果
首先，将上述制备的组分B加入到组分A中，在1000r/min的转速下分散20min，然后超声分散20min，再在1000r/min的转速下分散10min。然后使用喷涂或刷涂的方式将混合均匀的涂料涂覆至A4尺寸的基底板(包括木板、纸板、环氧树脂板、铁板)，在高温100℃下固化1h小时，得到超疏水疏油氟碳涂料的涂层样品。对涂层样品性能测试，测试结果见表1。
实施例2
实施例2的超疏水疏油氟碳涂料与实施例1的区别仅在于：组分A中的氟化石墨含量为2g，其余组成、制备方法相同。
参照实施例1，将组分A和组分B混合均匀后涂覆在木板上，固化后得到的涂层样品进行性能测试，测试结果见表1。
实施例3
实施例3的超疏水疏油氟碳涂料与实施例1的区别仅在于：组分A中的氟化石墨的含氟量为30％，其余组成、制备方法相同。
参照实施例1，将组分A和组分B混合均匀后涂覆在木板上，固化后得到的涂层样品进行性能测试，测试结果见表1。
对比例1
对比例1的氟碳涂料与实施例1的区别仅在于:组分A中的氟化石墨含量为0.25g，其余组成、制备方法相同。
参照实施例1，将组分A和组分B混合均匀后涂覆在木板上，固化后得到的涂层样品进行性能测试，测试结果见表1。
对比例2
对比例2的氟碳涂料与实施例1的区别仅在于：组分A中的环氧树脂的含量为0.5g，其余组成、制备方法相同。
参照实施例1，将组分A和组分B混合均匀后涂覆在木板上，固化后得到的涂层样品进行性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1～4和对比例1～2的性能测试结果
由表1的测试结果可知，对比例1和2中，由于原料的配比不在本发明公开的范围内，各种成分不能发挥各自的作用以及协同增效的作用，超疏水疏油性能达不到要求，本发明实施例1～3的超疏水疏油氟碳涂料中，各个成分可发挥较佳的协同增效的作用，使得超疏水疏油氟碳涂料具有优异的超疏水疏油性能，涂层表面与水的接触角均大于150°，滚动角均小于6°。
另外，本发明的超疏水疏油氟碳涂料还具有较好的耐磨性能、抗水流冲击性能、耐腐蚀性能和黏附性能。测试结果显示，在抗水流冲击性能方面，可承受水流速度达30m/s(韦伯数为38000)，在一定程度上，可以满足室内外使用。在耐腐蚀性能方面，在1mol/L的盐酸中浸泡1h和在1mol/L的NaOH中浸泡1h后，仍能保持疏水疏油性能。而在黏附性能方面，在风速为20m/s(风力8级)的情况下，2h后，仍能保持疏水疏油性能。
而由上述实施例还可知，本发明的超疏水疏油氟碳涂料的原料均为成本低廉的市售产品，而且配方精简种类少，制备方法简单易行，使用方法也简便快捷，适用于不同材质基板的涂覆，可大面积广泛使用。
以上所述是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些该进与润饰也应视为本发明的保护范围。