專利名稱：一種超雙疏性聚合物及由其構(gòu)筑的超雙疏性表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子超雙疏材料領(lǐng)域，具體涉及一種雙疏性聚合物及其制備方法， 以及由該雙疏性聚合物制備得到的超雙疏性表面。
背景技術(shù)：
表面潤濕行為最主要的表征參數(shù)是接觸角，如果表面的靜態(tài)接觸角小于10°，我們稱之為超親水表面，如果表面擁有大于150°的接觸角，我們稱之為超疏水表面。如果表面既具有超疏水性，又有超疏油性能，我們稱之為超雙疏表面。超疏水表面由于其獨特的疏水疏油性能，被期望或已經(jīng)應(yīng)用于很多方面。超雙疏表面擁有自清潔功能而可以用于太陽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以極大的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，可以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)致鐵路等交通運輸線路的中斷。超雙疏表面可以通過很多方法形成，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)濟有效的方法，這樣還可以保持材料內(nèi)部的組成和性質(zhì)。含氟化合物在基底表面可以形成含氟薄層，甚至可以通過化學(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，則可以提供表面一層較厚的含氟薄層，在實際使用中不易受到溶劑等腐蝕，同時，較難損毀，但目前所用含氟聚合物形成超雙疏表面時，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，因此存在潛在的隱患。如果能開發(fā)出既具有含氟聚合物特征又可以和表面進行化學(xué)鍵合聚合物，則可以形成真正的粘結(jié)，從而使超雙疏表面和基底形成一體。為了制備性能良好又實用的超雙疏表面材料，許多研究者進行了大量的研究工作。中國專利文件CN 101492829A提出了一種在金屬表面制備超雙疏材料的方法，將金屬或者金屬合金與銅或者銅合金作為陰極和陽極置入全氟脂肪酸有機電解質(zhì)溶液中，進行電化學(xué)反應(yīng)，可以在金屬或者金屬合金表面沉積一層全氟脂肪酸銅鹽的超雙疏表面，同一研究小組在專利文件CN 101492815A提出了一種在金屬銅或者其合金表面制備超雙疏材料的方法，將基材直接放入全氟脂肪酸有機溶液中浸泡，即可得到具有超雙疏性質(zhì)的自清潔表面。中國專利CN102021628A提出了一種金屬鈦或鈦合金超疏油表面的制備方法。主要是將鈦或者鈦合金表面進行一次陽極氧化處理后得到微米結(jié)構(gòu)粗糙表面，然后再通過二次陽極氧化在微米結(jié)構(gòu)上形成一層二氧化鈦納米管陣列結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過低表面能物質(zhì)的修飾作用得到超疏油和超雙疏表面。雖然以上方法原料簡單易得，但需要整體表面經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)，同時表面為低表面能的單分子層，易于受到污染或者損毀。中國專利CN 101748461A提出了一種將鋁或者鋁合金片進行兩步電化學(xué)處理后再用全氟長鏈烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯處理得到表面具有超雙疏性質(zhì)的表面。這種方法同樣存在粘結(jié)強度不夠或者表面容易損壞的問題。中國專利CN 1379128A提出了一種用化學(xué)氣相沉積方法制備具有超雙疏性能的陣列結(jié)構(gòu)薄膜，但工藝比較苛刻，不易于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種超雙疏性聚合物。本發(fā)明的另一目的在于提供上述超雙疏性聚合物的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供一種超雙疏性表面，該超雙疏性表面由上述的超雙疏性聚合物制備得到。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種超雙疏性聚合物，是由式I和式II結(jié)構(gòu)單元組成的無規(guī)共聚物；其中，式I結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目為1-500個，式II結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目為1-500個；
權(quán)利要求
1. 一種超雙疏性聚合物，其特征在于是由式I和式II結(jié)構(gòu)單元組成的無規(guī)共聚物； 其中，式I結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目為1-500個，式II結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目為1-500個；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏性聚合物，其特征在于所述的式I結(jié)構(gòu)單元為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三異丙氧基硅烷中的一種；所述的式II結(jié)構(gòu)單元為全氟苯乙烯、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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超雙疏性聚合物，其特征在于 所述的式I結(jié)構(gòu)單元為甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基娃烷； 所述的式II結(jié)構(gòu)單元為全氟辛基乙基丙烯酸酯。
4.一種超雙疏性表面，其特征在于是由以下方法制備得到(1)基底材料預(yù)處理；(2)將微球置于含氟溶劑中，超聲處理，得到微球懸浮溶液；(3)攪拌下往微球溶液中加入權(quán)利要求1-3任一項所述的超雙疏性聚合物、鹽酸四氫呋喃溶液和水，再放入基底材料，20-30°C下反應(yīng)5-Mh ；將基底材料取出，依次用含氟溶劑、甲醇、水洗滌，然后真空干燥，即得到超雙疏性表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于步驟(1)所述的基底材料為玻璃、濾紙、塑料、棉布或陶瓷中的一種； 玻璃的預(yù)處理是將玻璃表面清洗干凈，去除油污；濾紙、塑料和棉布的預(yù)處理是依次用乙醇、水洗滌，然后干燥；陶瓷的預(yù)處理是用稀酸浸泡過夜，然后依次用乙醇、水洗滌，最后干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于 步驟( 所述微球的粒徑為IO-IOOOnm ；所述微球為二氧化硅微球、二氧化鈦微球或表面含有羥基的有機聚合物微球中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于步驟( 和C3)所述的含氟溶劑為三氟甲苯、全氟苯或三氟乙烷中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于 步驟(2)所述超聲溶解的時間為l-5min ；步驟( 所述微球溶液中微球的濃度為2. 5-75mg/ml。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于步驟C3)所述的超雙疏性聚合物與微球的質(zhì)量比為0.13-9 1 ； 步驟C3)所述鹽酸四氫呋喃溶液的濃度為0. 05-0. 4mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超雙疏性表面，其特征在于步驟C3)所述鹽酸四氫呋喃溶液的加入量為含氟溶劑體積的2-9% ； 步驟C3)所述水的加入量為含氟溶劑體積的1. 5-2. 5%。。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子超雙疏材料領(lǐng)域，公開了一種超雙疏性聚合物和超雙疏性表面。一種超雙疏性聚合物是由式I和式II結(jié)構(gòu)單元組成的無規(guī)共聚物；一種超雙疏性表面，由以下方法制備得到基底材料預(yù)處理；將微球置于含氟溶劑中，超聲溶解，得到微球懸浮溶液；攪拌下往微球溶液中加入超雙疏性聚合物、鹽酸四氫呋喃溶液和水，再放入基底材料，反應(yīng)5-24h；將基底材料取出，依次用含氟溶劑、甲醇、水洗滌，然后真空干燥，即得到超雙疏性表面。本發(fā)明的超雙疏性聚合物可以賦予基底很好的表面疏水能力和疏油能力；又由于該聚合物既有含氟聚合物特征可以和基底表面進行化學(xué)鍵合，保證了所得超雙疏性表面具有很好的耐擦洗和耐腐蝕性。
文檔編號C08F220/24GK102432742SQ20111026689
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者劉國軍, 張干偉, 李銀輝, 涂園園, 胡繼文, 胡美龍, 鄒海良 申請人:中科院廣州化學(xué)有限公司