專利名稱：水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物及在制備超雙疏表面的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超雙疏材料領(lǐng)域，具體涉及一種水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物及其在制備超雙疏表面中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
超雙疏表面由于其獨(dú)特的疏水疏油性能，可以應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的諸多方面。諸如超雙疏表面擁有自清潔功能而可用于太陽(yáng)能電板或者一些需要保持清潔的鏡面，比如燃?xì)庠罹叩谋砻?。再者金屬表面形成超雙疏表面也可極大地改善金屬表面的抗腐蝕性能。另外如果在電線或者高壓電網(wǎng)上構(gòu)筑超雙疏表面，可避免電線在冰暴或者雪暴天氣表面形成冰凍層，從而引起短路導(dǎo)致大范圍斷電工廠停產(chǎn)，甚至導(dǎo)致鐵路等交通運(yùn)輸線路的中斷。超雙疏表面可通過很多方法形成，但最基本的條件是要讓表面具有很低的表面張 力，因此考慮含氟化合物和含氟聚合物，在材料表面鍍上一層含氟化合物薄膜就成為制備氟表面的最為經(jīng)濟(jì)有效的方法，這樣還可保持材料內(nèi)部的組成和性質(zhì)。含氟化合物在基底表面可形成含氟薄層，甚至可通過化學(xué)鍵合方式結(jié)合在基底表面，從而賦予表面超雙疏特性，但此薄層由于是單分子層而易于受到污染或者損毀。而含氟聚合物應(yīng)用于超雙疏表面，則可提供表面一層較厚的含氟薄層，在實(shí)際使用中不易受到溶劑等腐蝕，同時(shí)，較難損毀，但目前所用含氟聚合物形成超雙疏表面時(shí)，聚合物和基底之間很難真正通過化學(xué)鍵合作用粘合在一起，而主要是物理吸附作用，因此，在外場(chǎng)作用下容易失去已形成的超雙疏表面。如果能開發(fā)出既具有含氟聚合物特征又可和表面進(jìn)行化學(xué)鍵合聚合物，則可形成真正的粘結(jié)，從而使超雙疏表面和基底形成一體。中國(guó)專利201110131477. X提出一種含氟雙功能微球的制備及其應(yīng)用于構(gòu)筑超雙疏表面。但表面含氟部分為單分子薄層，因此易于受到污染或者損毀。專利201110090620. 5提出了一種雙疏性含氟可交聯(lián)嵌段共聚物的制備及其在二氧化硅表面組裝后形成含氟納米微球，并且應(yīng)用于構(gòu)筑超雙疏表面。這種方法需要工藝復(fù)雜的嵌段共聚物的制備，同時(shí)需要苛刻組裝條件。專利201110266897. 9提出了一種利用含氟含硅共聚物和二氧化硅進(jìn)行共混后在含有活性基團(tuán)的表面進(jìn)行組裝成膜，可賦予表面很好的超雙疏性能，這種方法利用較多的含氟含硅共聚物，并且使用時(shí)候需要共混組裝反應(yīng)，工藝比較復(fù)雜。目前構(gòu)筑超雙疏表面所采用的含氟聚合物主要是油溶性的，這種油溶性含氟聚合物，需要用到大量的有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑一方面會(huì)污染環(huán)境，價(jià)格昂貴，同時(shí)還會(huì)危害施工人員的健康。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們開始需要更加綠色和環(huán)保的溶劑，尤其是水。但是目前還沒有用水做溶劑制備含氟材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的含氟聚合物難以與基底形成真正的化學(xué)鍵合而導(dǎo)致的含氟聚合物與基材表面之間的粘接力不強(qiáng)、未能形成牢固的超雙疏表面的缺陷，以及為了解決現(xiàn)有的油溶性含氟聚合物價(jià)格昂貴、污染環(huán)境、危害人體健康等問題，本發(fā)明的首要目的在于提供一種水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物。本發(fā)明的另一目的在于提供上述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏性表面中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，是由單體A和單體B聚合而成的嵌段聚合物，其中單體A與單體B的摩爾比為I: (O. 2-10)，兩者聚合度的范圍在10-1000之間；單體A和單體B的結(jié)構(gòu)分別如式I和式II所示
權(quán)利要求
1.一種水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，特征在于其是由單體A和單體B聚合而成的嵌段聚合物，其中單體A與單體B的摩爾比為I: (0. 2-10)，兩者聚合度的范圍在10-1000之間； 單體A和單體B的結(jié)構(gòu)分別如式I和式II所示
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，其特征在于所述單體A的合成方法包括以下步驟 將聚乙二醇甲基丙烯酸酯或聚乙二醇丙烯酸酯與物質(zhì)C加入到溶劑D中，再加入催化劑E和閉環(huán)劑，在20-80°C下反應(yīng)2-20小時(shí)后，經(jīng)過洗滌、沉淀得到單體A ;其中，聚乙二醇甲基丙烯酸酯或聚乙二醇丙烯酸酯與物質(zhì)C、溶劑D、催化劑E、閉環(huán)劑的質(zhì)量比為I: (0. 5-10) : (10-100) : (0. 01-1) : (0. 01-1)； 物質(zhì)C的結(jié)構(gòu)如下所示 Y—R3—XY 為 C00H、COCl、Cl、Br 或 COBr ；R3 為(CH2)a' COOCH2 或 C6H6, a 為 0-11 之間的整數(shù)；X為環(huán)氧基團(tuán)； 所述的溶劑D為二氯甲烷、四氫呋喃、三氯甲烷、甲苯、苯、丙酮、二丁酮、環(huán)己酮或?qū)Χ妆街械囊环N； 所述的催化劑E為對(duì)甲苯磺酸、EDC鹽酸鹽、三乙胺、氫氧化鈉、三氟化硼-乙醚混合溶液或四丁基氟化銨中的一種； 所述的閉環(huán)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，其特征在于所述的物質(zhì)C為環(huán)氧氯丙烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，其特征在于所述的單體B為3-(全氟-5-甲基己基)-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、四氫全氟己基甲基丙烯酸酯、四氫全氟癸基甲基丙烯酸酯、四氫全氟十二烷基甲基丙烯酸酯、六氟異丙基丙烯酸酯、六氟異丙基甲基丙烯酸酯、四氟丙基甲基丙烯酸酯、全氟丙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸五氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟苯乙烯、全氟正丙基乙烯基醚、全氟己基乙烯、全氟丁基乙烯、全氟十二烷基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯或全氟庚基乙基甲基丙烯酸酯中的一種。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏表面中的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏表面中的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟 (1)基材表面預(yù)處理； (2)將權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物溶于溶劑F中，攪拌下滴入水，制得水性膠束；其中，水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物與溶劑F的質(zhì)量比為I (0. 1-1)，溶劑F與水的質(zhì)量比I: (10-200)； (3)將步驟(2)的水性膠束附著到基材表面，經(jīng)過交聯(lián)，即在基材上制得超雙疏表面； 步驟(2)所述的溶劑F為四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二氧六烷、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺或N-N吡咯烷酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏表面中的應(yīng)用，其特征在于步驟(I)所述的基材為棉布、濾紙、木材或水泥中的一種，其預(yù)處理方法是依次用乙醇、水洗滌,然后干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏表面中的應(yīng)用，其特征在于步驟(3)所述的附著有兩種方法，一是將基材在水性膠束中浸泡，取出后烘干；二是將水性膠束噴涂到基材上，然后烘干。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物在制備超雙疏表面中的應(yīng)用，其特征在于步驟(3)所述的交聯(lián)也有兩種方法，一是將基材在80-40(TC下加熱交聯(lián)；二是將基材置于紫外光照射下交聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物及其在制備超雙疏表面中的應(yīng)用，該含氟聚合物是由單體A和單體B聚合而成的嵌段聚合物，分子量為500-47000，其中單體A與單體B的摩爾比為1:(0.2-10)；單體A和單體B的結(jié)構(gòu)分別如式I和式II所示。本發(fā)明的含氟聚合物可用于制備超雙疏表面。本發(fā)明的水分散性可交聯(lián)型含氟聚合物，其可交聯(lián)嵌段部分具有良好的親水性，因此該含氟聚合物可在水中制備成一種含氟聚合物為核，親水鏈段為殼的水性膠束，實(shí)現(xiàn)含氟聚合物在綠色環(huán)保的水溶液中構(gòu)筑超雙疏表面。用本發(fā)明的含氟聚合物制備得到的超雙疏表面，其與基材鍵合牢靠，耐摩擦，耐洗滌。
文檔編號(hào)B27K3/02GK102964544SQ20121043472
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者胡繼文, 鄒海良, 張干偉, 劉鋒, 侯成敏, 楊洋, 胡盛逾 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司