疏水材料、内层疏水管材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种疏水材料、内层疏水管材及其制备方法，本发明专利技术提供的内层疏水管材的制备方法，包括如下步骤：1)将用于形成疏水内层的内层粒料和用于形成管体的管体粒料通过多层共挤技术进行复合，以形成复合管材，所述复合管材包括管体和复合于所述管体内壁的疏水内层；所述内层粒料中含有纳米颗粒；2)对所述疏水内层的表面进行粗糙处理，以使疏水内层的表面形成粗糙表面，之后刻蚀所述粗糙表面；3)用硬脂酸溶液浸润所述疏水内层的表面以对其进行修饰。本发明专利技术提供的内层疏水管材具有制备成本低，制备工艺简单，其不仅具有较佳的防污性能，且具有较佳的使用寿命。

Hydrophobic material, inner layer hydrophobic tube and preparation method thereof

The invention provides a hydrophobic material, an inner layer hydrophobic tube and a preparation method. The invention provides a preparation method of the inner layer hydrophobic tube, including the following steps: 1) the inner layer material for forming the hydrophobic inner layer and the tube material for forming the tube body are compound by the multi-layer coextrusion technique to form a composite pipe. The composite pipe consists of a pipe body and a hydrophobic inner layer compound on the inner wall of the tube. The inner layer contains nanoparticles; 2) the surface of the hydrophobic inner layer is rough treated to make the surface of the hydrophobic inner surface formed a rough surface, and then etched on the rough surface; 3) the surface of the hydrophobic inner layer is infiltrated with the stearic acid solution. Face to modify it. The inner layer hydrophobic pipe provided by the invention has low preparation cost and simple preparation process, which not only has better antifouling performance, but also has better service life.

【技术实现步骤摘要】
疏水材料、内层疏水管材及其制备方法
本专利技术涉及塑料管材领域，特别涉及一种疏水材料，及一种内层疏水管材及其制备方法。
技术介绍
固体表面存在一个非常重要的性质就是表面的润湿性，主要通过液体在固体表面的接触角来衡量固体表面润湿性。当固体表面的接触角大于90°，认定材料表面具有疏水性；当固体表面的接触角小于90°时，认定材料表面具有亲水性。而当表面与水的接触角大于150°，滚动角小于10°的固体表面，称之为超疏水表面。水在这种表面上时，由于接触角大于150°，其与表面接触的面积非常小，水滴极易从表面滚落，因此赋予了材料表面自清洁功能。近些年来，疏水材料特别是超疏水材料的特殊性质，如自清洁、疏水、防污等特性，引起人们极大的关注。在高层建筑玻璃幕墙、织物、轮船防污上都得到了应用，并且具有广阔的市场应用前景。目前管材内壁在输水过程中由于水中的微生物、矿物离子以及管路结构的复杂性，易在管材的表面形成污垢。污垢的存在增大了水头损失，同时在地暖管中，由于污垢的存在，导致传热效率降低，影响供暖效果。疏水涂层特别是超疏水涂层的构建可以有效的减少水阻，防止泥污粘附，提升管路系统的工作效率以及使用寿命。目前实现疏水表面的方法有如下两种：一是在低表面能的物质表面构造出微纳粗糙结构，二是在具有一定粗糙度的表面覆盖一层低表面能的材料。目前有关疏水表面制备的方法报道很多，然而大多数方法其使用范围还仅限于实验室，其成本高昂，实现的工艺条件苛刻，无法实现大规模的工业应用。目前报道的方法主要有如下几种：高成本的纳米光刻技术、溶胶-凝胶和相分离、化学反应层积、化学刻蚀、层层自组装等。且当前的技术多数集中于表面涂层处理技术，多数是构建疏水涂层，然后在材料表面涂覆，从而实现材料的疏水的功能。中国专利申请CN101255549A利用微波等离子体化学气相沉积技术来制备纳米层组成的BN超疏水薄膜。中国专利申请CN101665968A利用电化学刻蚀技术构建微纳米双重结构粗糙度，然后对粗糙表面覆盖低表面能材料实现表面的超疏水。中国专利申请CN101962514A利用纳米粒子和低表面能硅类有机涂料，制备适用于大面积施工的涂层，具有自清洁特性。这些方法虽然都成功的实现了疏水涂层的构建，但是制备过程较为繁琐，成本高昂，在管材应用推广方面还不具有现实意义，难以工业化应用。
技术实现思路
本专利技术为弥补现有技术中存在的不足，提供一种内层疏水管材的制备方法以及一种内层疏水管材，还提供一种疏水材料。本专利技术提供的内层疏水管材的制备方法，不仅制备工艺简单，制备成本低，而且制得的内层疏水管材具有较佳的疏水性。本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种内层疏水管材的制备方法，包括如下步骤：1)将用于形成疏水内层的内层粒料和用于形成管体的管体粒料通过多层共挤技术进行复合，以形成复合管材，所述复合管材包括管体和复合于所述管体内壁的疏水内层；所述内层粒料中含有纳米颗粒；2)对所述疏水内层的表面进行粗糙处理，以使疏水内层的表面形成粗糙表面，之后刻蚀所述粗糙表面；优选在刻蚀完毕后，对疏水内层的表面进行清洗和干燥，之后再进行步骤3)，清洗具体可以采用超声清洗，用水洗涤。3)用硬脂酸溶液浸润所述疏水内层的表面以对其进行修饰。修饰过后可以放在常温进行干燥。本申请专利技术人发现，通过多层共挤技术将含有纳米颗粒的内层粒料与管体粒料复合，相比于传统的在管体内壁施加涂层的方式，可大大提升所形成的复合管材的疏水内层的使用寿命，且其操作更为简单有效，易于工业化生产实施。采用本专利技术的方法制备的内层疏水管材，具有较佳的疏水性，赋予了产品显著的防污能力，降低水头损失，本专利技术制得的管材的疏水表面比传统方法形成的疏水表面涂覆层的寿命更长。本专利技术的制备方法中，管体粒料不作特别限定，可以采用本领域通用的各种管体材料的相应管体粒料，管体材料例如可以是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、交联聚乙烯等等。本专利技术的制备方法中，步骤1)中的多层共挤技术为本领域的公知技术，对此不作进一步赘述。本专利技术的制备方法，一些优选的实施方案中，步骤1)中，所述内层粒料的制备包括如下操作：将包括基体材料、低表面能改性剂、增容剂和纳米颗粒的组分进行熔融共混，以制得所述内层粒料。优选的，所述熔融共混在双螺杆挤出机中进行，熔融共混的温度优选为150-220℃。熔融共混时优选的转速为60-200rpm。在一种具体实施方式中，将基体材料、低表面能改性剂、增容剂和纳米颗粒等组分先搅拌混合，之后再投入双螺杆挤出机中进行熔融共混。所述搅拌混合具体可以在高速搅拌机中进行，例如转速可以是200rpm，搅拌时间例如可以是15min等。优选的，所述纳米颗粒和所述基体材料的质量比为＞0且≤20:100，优选为3:100～20:100，进一步优选为5:100～20:100，更优选为10:100～20:100；采用优选的纳米颗粒添加量，可以获得更佳疏水性能的表面，同时还具备良好的加工性能。优选的纳米颗粒的尺寸为0.05-100μm之间。文中所述的“纳米颗粒的尺寸”是指纳米颗粒的长度、宽度、厚度或粒径中具有较大尺度的尺寸，例如球形纳米颗粒的尺寸是指其粒径，而片状纳米颗粒的尺寸若其长度尺寸相比宽度和厚度尺寸而言均较大，那么此处的“尺寸”则是指其长度尺寸，诸如此类，不再一一赘述。本专利技术所述纳米颗粒的形状可以为球形、片状或棒状等。本专利技术的制备方法，一些优选实施方案中，所述低表面能改性剂为聚四氟乙烯粉末、聚偏氟乙烯粉末、含氟丙烯酸类、含氟硅氧烷以及全氟烃基官能团表面改性剂中的一种或多种。进一步的一种优选方案中，所述低表面能改性剂为聚四氟乙烯粉末和聚偏氟乙烯粉末中的一种或多种，所述低表面能改性剂与所述基体材料的质量比优选为5：100～40：100，采用优选的低表面能改性剂添加量可获得较佳的疏水性能，而其用量过低不利于制得较佳的疏水性能产品，但是如果含量过高则可能造成相分离无法成管。在另一种进一步优选的方案中，所述低表面能改性剂为含氟丙烯酸类、含氟硅氧烷以及全氟烃基官能团表面改性剂中的一种或多种，采用这些优选的低表面能改性剂，相比传统的粉末类低表面能改性剂效果更好，在较低的添加量下就可以达到良好的疏水效果，优选这些低表面能改性剂与基体材料的质量比为0.5：100～15：100，不仅添加量较少，而且依然能赋予较佳的疏水性能。一些优选的实施方案中，所述增容剂选自马来酸酐接枝聚烯烃和丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃中的一种或多种，以达到提高纳米颗粒以及低表面能改性剂在基体材料中的分散，提升低表面能改性剂和基材的相容性，提升材料的综合性能。优选的，所述增容剂与所述基体材料的质量比为0.5：100～5：100，采用优选的增溶剂添加量，不仅可降低成本，而且材料性能佳。而添加量过低，结合差，不利于材料性能的改善；含量过高，则导致成本增加。一些优选的实施方案中，所述纳米颗粒选自氧化锌、氧化铝、四氧化三铁纳米粒子中的一种或多种。一些优选的实施方案中，所述基体材料为聚烯烃，进一步优选为聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯共聚物中的一种或多种。其中，聚乙烯可以是高密度、中密度和/或低密度聚乙烯。本专利技术的制备方法，优选的一些实施方案中，步骤2)中，所述刻蚀采用冰醋酸溶液为刻蚀剂，所述冰醋酸溶液的质量浓度优选为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内层疏水管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将用于形成疏水内层的内层粒料和用于形成管体的管体粒料通过多层共挤技术进行复合，以形成复合管材，所述复合管材包括管体和复合于所述管体内壁的疏水内层；所述内层粒料中含有纳米颗粒；2)对所述疏水内层的表面进行粗糙处理，以使疏水内层的表面形成粗糙表面，之后刻蚀所述粗糙表面；3)用硬脂酸溶液浸润所述疏水内层的表面以对其进行修饰。

【技术特征摘要】
1.一种内层疏水管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将用于形成疏水内层的内层粒料和用于形成管体的管体粒料通过多层共挤技术进行复合，以形成复合管材，所述复合管材包括管体和复合于所述管体内壁的疏水内层；所述内层粒料中含有纳米颗粒；2)对所述疏水内层的表面进行粗糙处理，以使疏水内层的表面形成粗糙表面，之后刻蚀所述粗糙表面；3)用硬脂酸溶液浸润所述疏水内层的表面以对其进行修饰。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述内层粒料的制备包括如下操作：将包括基体材料、低表面能改性剂、增容剂和纳米颗粒的组分进行熔融共混，以制得所述内层粒料；优选的，所述熔融共混在双螺杆挤出机中进行，熔融共混的温度优选为150-220℃；优选的，所述纳米颗粒和所述基体材料的质量比为＞0且≤20:100，优选为3:100～20:100，进一步优选为5:100～20:100，更优选为10:100～20:100；优选的，纳米颗粒的尺寸为0.05-100μm之间，所述纳米颗粒的形状优选为球形、片状或棒状。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述低表面能改性剂为聚四氟乙烯粉末、聚偏氟乙烯粉末、含氟丙烯酸类、含氟硅氧烷以及全氟烃基官能团表面改性剂中的一种或多种；进一步优选的，所述低表面能改性剂为聚四氟乙烯粉末和聚偏氟乙烯粉末中的一种或多种，所述低表面能改性剂与所述基体材料的质量比优选为5：100～40：100；或者，进一步优选的，所述低表面能改性剂为含氟丙烯酸类、含氟硅氧烷以及全氟烃基官能团表面改性剂中的一种或多种，所述低表面能改性剂与所述基体材料的质量比优选为0.5：100～15：100；和/或，所述增容剂选自马来酸酐接枝聚烯烃和丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃中的一种或多种；优选的，所述增容剂与所述基体材料的质量比为0.5：100～5：100；和/或，所述纳米颗粒选自氧化锌、氧化铝、四氧化三铁纳米粒子中的一种或多种；和/或，所述基体材料为聚烯烃，进一步优选为聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯共聚物中的一种或多种。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述刻蚀采用冰醋酸溶液为刻蚀剂，所述冰醋酸溶液的质量浓度优选为1-50％，刻蚀时间优选为5-30min；更优选的，所述冰醋酸溶液的质量浓度为20-40％，刻蚀时间优选为15-20min；优选的，所述刻蚀包括如下操作：封闭复合管材的管体端口，向管体内腔注入刻蚀剂进行刻蚀；优选的，步骤2)中，所述粗糙处理为采用75-2000目的砂纸对复合管材的内壁进行打磨，更优选在粗糙处理时采用200-1000目的砂纸对复合管材的内壁进行打磨，优选打磨形成的粗糙表面的粗糙度为0.5-300μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述硬脂酸溶液的质量浓度为0.5％-5％；优选的，步骤3)中所述修饰包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟宇华，李白千，陈玉，贺乐梅，刘鑫，秦小梅，
申请(专利权)人：日丰企业佛山有限公司，日丰企业集团有限公司，日丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44