一种含氟高分子疏水镀层制造技术

本发明专利技术涉及一种含氟高分子疏水镀层。所述镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。该疏水镀层与水滴接触角在110°～170°之间，水滴在镀层表面的滚动角在40°以下。

A Fluorine-containing Polymer Hydrophobic Coating

The invention relates to a fluorinated polymer hydrophobic coating. The coating is obtained by copolymerization of monomer composition on the surface of the substrate. The coating is characterized by monomer composition comprising monomer A and monomer B, monomer A being a polymeric fluorine-containing monomer, monomer B being an olefin monomer containing two or more ethylene double bonds, an olefin monomer containing ethylene double bonds and epoxy groups, and an olefin monomer containing ethylene double bonds and isocyanate groups. The molar ratio of monomer A and B is 1:10-10:1. The contact angle between the hydrophobic coating and water droplets is between 110 ~170 and the rolling angle of water droplets on the coating surface is below 40.

【技术实现步骤摘要】
一种含氟高分子疏水镀层
本专利技术涉及一种含氟高分子疏水镀层，更具体涉及一种通过共聚交联网络来固定含氟支链的含氟高分子疏水镀层。
技术介绍
材料表面水接触角大于90°都称为疏水表面，进一步地接触角大于150°称为超疏水表面。在疏水表面水滴可以呈现近圆球型状态，在很小的倾斜角变化下水滴就会滚落。因此疏水表面具有自清洁、防腐蚀、流体减阻、防冰覆以及防水等性能，在日常生活、工业生产及国防装备中都有巨大的应用潜力，如何构建效果更好的疏水表面已成为各国研究者的热门课题。在材料表面制备疏水镀层成为一种常见的表面处理和改性手段以赋予或增强原材料表面疏水性。高分子材料疏水镀层在具备疏水性的同时还兼具一些高分子材料传统的优点，其中拥有含氟支链的高分子因其拥有极低表面能成为制备高分子疏水镀层最常见的材料之一申请人在前期研究中发现，一些含氟支链高分子疏水镀层暴露在水中后由于接触界面含氟链的坍塌导致表面氟化基团发生大量重排，因此显示出很差的动态疏水效果，其具体表现之一为镀层表面水滴的接触角虽然仍可以大于110°但是滚动角极大无法滚动而粘附在镀层表面。因此解决如何固定住含氟支链高分子疏水镀层表面含氟链的问题成为改善其镀层疏水效果的关键。设计构建并制备出一种可固定含氟支链高分子疏水镀层对于日常生活或工业生产的疏水表面应用都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本、可通过共聚交联网络来固定含氟支链的含氟高分子疏水镀层。本专利技术人等经过深入的研究，结果发现：通过调控单体组合物中各单体的类型、比例，使其在基体材料表面共聚，即可得到交联网络固定的含氟高分子疏水镀层。即，本专利技术涉及一种含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。本专利技术的含氟高分子疏水镀层，与现有含氟疏水镀层相比，具有如下优点：镀层表面与水滴接触角在110°～170°之间，水滴在镀层表面的滚动角在40°以下，其中采用硅片作为基材时，由于其表面平整度高，水接触角可达115～125°，滚动角小于30°，而采用纺织布料比如涤纶布作为基材时，水接触角可达150～175°，滚动角小于5°。附图说明图1为实施例1得到的含氟高分子疏水镀层退火前后的红外光谱图。图2为实施例1得到的含氟高分子疏水镀层的接触角和滚动角。图3为比较例1得到的含氟高分子疏水镀层的接触角和滚动角。具体实施方式下面，对本专利技术进行详细说明。本专利技术涉及一种含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。所述疏水镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，单体组合物包含单体A和单体B。单体A为聚合性含氟单体，并无特别限定，通常为含乙烯性双键的聚合性含氟单体，常用的聚合性含氟单体的结构式为CH2＝C(R1)-R2-R3或CH2＝C(R1)-R3，其中R1为-H或-CH3，R2为苯基或酯基或磺酰胺酯类基团，R3为含氟基团，R3的结构式为-(CH2)x-(CF2)y-CF3或-(CH2)x-(CF2)y-CF2H，其中x＝0～2，y＝3～7。单体A可以选择以下列举单体中的一种或多种，具体可以列举：1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯、1H，1H-全氟辛基丙烯酸酯、1H，1H，2H，2H-全氟辛基丙烯酸酯、1H，1H，2H，2H-全氟辛基甲基丙烯酸酯、丙烯酸(N-甲基-全氟己烷-1-磺酰胺)乙酯、甲基丙烯酸(N-甲基-全氟己烷-1-磺酰胺)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟-3-甲基丁基)乙酯、丙烯酸2-[[[[2-(全氟己基)乙基]磺酰基]甲基]-氨基]乙基酯、丙烯酸2-[[[[2-(全氟辛基)乙基]磺酰基]甲基]-氨基]乙基酯，优选1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯、1H，1H-全氟辛基丙烯酸酯、1H，1H，2H，2H-全氟辛基丙烯酸酯和1H，1H，2H，2H-全氟辛基甲基丙烯酸酯，从环境友好角度考虑，更优选1H，1H，2H，2H-全氟辛基丙烯酸酯。单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种。含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体，具体可以列举，二乙烯基苯、肉桂酸乙烯酯、二丙烯酸乙二醇酯及其多(甲基)丙烯酸多醇酯类似衍生物、二(乙二醇)二乙烯基醚及多醇多乙烯基醚类似衍生物、六乙烯基二硅氧烷或四甲基四乙烯基四硅氧烷以及其多乙烯基多硅氧烷(氮)烷类及其环状类似物。含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体，具体可以列举，烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯及其类似衍生物。含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体，具体可以列举，甲基丙烯酸异氰酸乙酯及其类似衍生物。单体B中，若含有两个以上乙烯性双键的单体，两个乙烯性双键可以是共轭双键、也可以孤立双键，从反应性的角度来考虑，进一步优选孤立双键。从反应形成交联位点可提高镀层的机械性能角度考虑，单体B优选含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体和含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或两种，从活性基团的反应活性角度考虑，单体B进一步优选含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体。单体组合物中单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1，从减小动态水接触角且不牺牲静态水接触角的角度出发，进一步优选摩尔比例为1∶5～5∶1。单体A和单体B的摩尔比例在此范围内，有助于构建一个稳定的交联网络来固定镀层中的含氟支链。若选择的单体B中，同时含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体和含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体，作为优选，单体组合物还可以含有单体C，单体C为乙烯性双键和氨基的烯烃类单体中的一种或多种，具体可以列举对氨基苯乙烯、烯丙基胺。若选择的单体B仅为乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体时，作为优选，单体组合物还可以含有单体C，单体C为含有乙烯性双键和氨基的烯烃类单体、乙烯性双键和羟基的烯烃类单体、以及乙烯性双键和羧基的烯烃类单体中的一种或多种，可以列举对氨基苯乙烯、烯丙基胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸。考虑到基团反应性和交联网络的构建效率，单体C进一步优选乙烯性双键和氨基的烯烃类单体。关于单体C的添加量，并无特别限定，通常单体B和单体C的摩尔比为1∶0.1～10∶1。单体C的添加量在此范围内，有助于构建高稳定性的交联网络来固定含氟支链，使得镀层表面滚动角的进一步降低。关于基材，并无特别限定，可以为以下列举基材中的一种或多种，可以列举：金属、聚合物材料、电子器件、生物仿生材料、医疗器械、纺织材料和陶瓷。在本专利技术的实施例中，选择硅片作为例子。单体组合物共聚的共聚方式，并无特别限定，可以采用液相聚合或气相聚合，只要能使单体组合物在基材表面形成所述镀层的方法即可。从环保和基材共型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。

【技术特征摘要】
1.一种含氟高分子疏水镀层，该疏水镀层由单体组合物在基材表面共聚得到，其特征在于，单体组合物包含单体A和单体B，单体A为聚合性含氟单体，单体B为含有两个及以上乙烯性双键的烯烃类单体、含有乙烯性双键和环氧基的烯烃类单体、以及含有乙烯性双键和异氰酸酯基的烯烃类单体中的一种或多种，单体A和单体B的摩尔比例为1∶10～10∶1。2.权利要求1所述的含氟高分子疏水镀层，其中，单体A的结构式为CH2＝C(R1)-R2-R3或CH2＝C(R1)-R3，其中R1为-H或-CH3，R2为苯基或酯基或磺酰胺酯类基团，R3为含氟基团，R3的结构式为-(CH2)x-(CF2)y-CF3或-(CH2)x-(CF2)y-CF2H，其中x＝0～2，y＝3～7。3.权利要求2所述的含氟高分子疏水镀层，其中，单体A为1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯、1H，1H-全氟辛基丙烯酸酯、1H，1H，2H，2H-全氟辛基丙烯酸酯和1H，1H，2H，2H-全氟辛基甲基丙烯酸酯中的一种或多种。4.权利要求1所述的含氟高分子疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄梦蝶，
申请(专利权)人：宁波聚膜新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33