一种异丁烯基聚合物功能高分子材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，具体公开了一种异丁烯基聚合物功能高分子材料及其制备方法和应用。所述异丁烯基聚合物功能高分子材料由极性化异丁烯基聚合物成型得到且其表面的水接触角大于130°，抑菌圈的直径为5.6‑24.8mm且抑菌率为1.02‑4.50；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30‑65wt％。本发明专利技术提供的异丁烯基聚合物功能高分子材料具有独特的微观相分离结构及表面独特的微纳结构，从而能够实现无需引入功能基团或纳米颗粒便能够赋予材料兼具有优异的疏水性能和抗菌性能。

A functional polymer material of isobutylene based polymer and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种异丁烯基聚合物功能高分子材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，更具体地，涉及一种异丁烯基聚合物功能高分子材料及其制备方法和应用。
技术介绍
与常规聚合物相比，功能高分子具有明显不同的物理或化学性能，如吸附性能、反应性能、抗菌性能、超疏水性能等(参见：何天白、胡汉杰，《功能高分子与新技术》(第一版)，化学工业出版社，2001)。功能高分子材料之所以能在应用中表现出独特性能，主要与聚合物结构、微观形态及表面构造有关。在高分子表面构筑纳米结构，可使得高分子材料表面与液滴之间形成空气层，有效阻止被水浸润，表现出独特的超疏水性，表面水接触角大于150°(参见：崔晓松、姚希、刘海华、方国平、江雷，超疏水表面微纳结构设计与制备及润湿行为调控，中国材料进展，2009，29(12)：41-52)。传统抗菌材料主要通过金属银离子或氧化物、季铵盐类和卤胺类基团在一定条件下达到杀菌或者抑菌效果(参见：莫尊理、胡惹惹、王雅雯，抗菌材料及其抗菌机理，材料导报，2014，28(1)：50-52)。超疏水材料在自清洁、防污及防水材料制备方面有重要的应用，在微流管道高效输运、卫星天线防尘、电缆防冰、潜艇表面降阻及日常生活等方面有应用前景(参见：KesongLiu，MoyuanCao，AkiraFujishima，andLeiJiang，Bio-inspiredtitaniumdioxidematerialswithspecialwettabilityandtheirapplications，ChemicalReviews，2014，114(19)：10044)。超疏水表面的制备方法一般工艺复杂，费用高昂，同时其超疏水性与其他材料性能很难同时兼有，仅能通过两步法在已形成的超疏水表面涂覆其他涂层或进行其他化学改性修饰，方可赋予超疏水材料其他的性能，存在着实验步骤繁琐、成本昂贵、性能不稳定等问题(参见：刘云鸿、李光吉、陈超、彭新艳、王立莹、陈志锋，超疏水PET织物的制备及其抗菌性能，化工学报，2014,65(4):1517-1525)。通过在具有超疏水性能的功能材料表面涂覆含有抗菌性能的涂层，或通过在其表面负载银纳米粒子的方法，可得到新型的兼具优异疏水性能和抗菌性能的双重功能材料(参见：杨福生，玻璃表面原位自组装超疏水膜层的制备及抗菌性能，兰州工业学院学报，2017，24(1)：84-90)。聚异丁烯(PIB)及其共聚物是由异丁烯经阳(正)离子聚合制得的聚合物，具有优异的气密性、水密性、耐老化性、电绝缘性、耐热性、耐寒性和介电性能等特性，按照分子量的不同，聚异丁烯可以用作润滑油添加剂、粘合材料、密封材料、汽油清净剂、塑料抗冲改性材料等，但其本身并不具有超疏水性及抑菌或抗菌性能。异丁烯能与可阳离子聚合单体(如共轭二烯烃或乙烯基芳烃)进行共聚反应，如异丁烯与少量异戊二烯共聚制备丁基橡胶，异丁烯与少量对甲基苯乙烯共聚制备异丁烯基特种弹性体。聚氯乙烯(PVC)树脂是目前五大通用合成树脂之一，其突出优点是极性、难燃性、耐磨性及抗化学腐蚀性，其综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热、消声及消震性也良好，但其本身也不具有超疏水性及抑菌或抗菌性能。虽然非极性PIB与极性PVC这两类材料各自均具有优异性能，但是二者共混相容性差，难以均匀混合，当PIB用量超过20％时，共混物性能大大降低(参见：范世霞、张芬玉、裘令伟、张庆余，聚氯乙烯-低分子量聚异丁烯共混物的阻尼性质，应用化学，1990，7(3)，51-53)。通过接枝共聚合的化学方法，可将PIB与PVC有机地结合在一起，制备出接枝共聚物，有效地解决二者共混相容性差的问题(参见专利申请2017109011363中公开的内容)。关于利用接枝共聚物共聚组成、独特的微观相分离特点及自组装行为，构筑出独特的具有明显微纳结构的表面，无需引入功能基团或纳米颗粒，便可赋予材料兼具优异的超疏水性能和抗菌性能，目前还未见报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种无需引入功能基团或纳米颗粒便具有优异的疏水性能和抗菌性能的异丁烯基聚合物功能高分子材料及其制备方法和应用。具体地，本专利技术提供的异丁烯基聚合物功能高分子材料由极性化异丁烯基聚合物成型得到，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角大于130°，抑菌圈的直径为5.6-24.8mm且抑菌率为1.02-4.50；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％。本专利技术还提供了一种异丁烯基聚合物功能高分子材料的制备方法，该方法包括：将极性化异丁烯基聚合物进行成型，并将所得型材置于0-90℃下静置至少1小时；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的异丁烯基聚合物功能高分子材料。此外，本专利技术还提供了所述异丁烯基聚合物功能高分子材料作为疏水材料、抗菌材料、防污材料或自清洁材料的应用。本专利技术提供的异丁烯基聚合物功能高分子材料通过极性化异丁烯基聚合物成型得到，所述极性化异丁烯基聚合物将两种本身无抗菌和疏水性能的极性聚氯乙烯链段和非极性异丁烯基聚合物链段以共价键形式结合在一起，通过调控共聚组成与自组装行为，能够使得到的功能高分子材料具有独特的微观相分离结构及表面独特的微纳结构，从而实现无需引入功能基团或纳米颗粒便能够赋予材料兼具有优异的疏水性能和抗菌性能，生产工艺简单，生产成本较低。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。图1为本专利技术实施例1中异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角照片。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。本专利技术提供的异丁烯基聚合物功能高分子材料由极性化异丁烯基聚合物成型得到，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角大于130°，抑菌圈的直径为5.6-24.8mm且抑菌率为1.02-4.50；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％，优选为32-63wt％，更优选为34-62wt％。所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角优选为130°-165°，更优选为132°-163°；抑菌圈的直径优选为5.7-24.0mm，更优选为5.9-22.0mm；抑菌率优选为1.04-4.36，更优选为1.07-4.00。所述极性化异丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异丁烯基聚合物功能高分子材料，其特征在于，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料由极性化异丁烯基聚合物成型得到，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角大于130°，抑菌圈的直径为5.6-24.8mm且抑菌率为1.02-4.50；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种异丁烯基聚合物功能高分子材料，其特征在于，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料由极性化异丁烯基聚合物成型得到，所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角大于130°，抑菌圈的直径为5.6-24.8mm且抑菌率为1.02-4.50；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％。


2.根据权利要求1所述的异丁烯基聚合物功能高分子材料，其中，
所述异丁烯基聚合物功能高分子材料表面的水接触角为130°-165°，优选为132°-163°；
抑菌圈的直径为5.7-24.0mm，优选为5.9-22.0mm；
抑菌率为1.04-4.36，优选为1.07-4.00。


3.根据权利要求1或2所述的异丁烯基聚合物功能高分子材料，其中，
所述极性化异丁烯基聚合物的重均分子量Mw为110-250kg/mol，优选为115-220kg/mol，更优选为120-190kg/mol；
所述极性化异丁烯基聚合物的分子量分布指数Mw/Mn为1.3-4.0，优选为1.4-3.5，更优选为1.5-3.0；
以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量优选为32-63wt％，更优选为34-62wt％；
所述异丁烯基聚合物链段为异丁烯均聚链段或者异丁烯和其他共聚单体的共聚链段；当所述异丁烯基聚合物链段为异丁烯和其他共聚单体的共聚链段时，异丁烯结构单元的摩尔含量为95.0-99.9mol％；优选地，所述其他共聚单体为共轭二烯烃和/或乙烯基芳烃。


4.一种异丁烯基聚合物功能高分子材料的制备方法，该方法包括：将极性化异丁烯基聚合物进行成型，并将所得型材置于0-90℃下静置至少1小时；所述极性化异丁烯基聚合物为连接有多个聚氯乙烯极性链段的异丁烯基聚合物，且以所述极性化异丁烯基聚合物的总质量为基准，所述极性化异丁烯基聚合物中异丁烯基聚合物链段的总含量为30-65wt％，优选为32-63wt％，更优选为34-62wt％。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，
所述极性化异丁烯基聚合物的重均分子量Mw为110-250kg/mol，优选为115-220kg/mol，更优选为120-190kg/mol；
所述极性化异丁烯基聚合物的分子量分布指数Mw/Mn为1.3-4.0，优选为1.4-3.5，更优选为1.5-3.0；
所述异丁烯基聚合物链段为异丁烯均聚链段或者异丁烯和其他共聚单体的共聚链段；当所述异丁烯基聚合物链段为异丁烯和其他共聚单体的共聚链段时，异丁烯结构单元的摩尔含量为95.0-9...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一弦，杜杰，王楠，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11