一种表面自清洁性生漆复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面自清洁性生漆复合膜及其制备方法，该复合膜是由漆酚和亲水性大分子单体经高温固化成膜后，对其表面进行等离子体刻蚀，以产生微/纳米分级粗糙结构而制得。本发明专利技术所得生漆复合膜在亲水改性和表面微粗糙结构二者的协同作用下，其表面呈现出良好的超亲水性，固/水界面易于取代固/油界面从而致使油污脱离，以简单的水清洗方法即可实现漆膜表面自清洁。同时该生漆复合膜的附着力、耐冲击性较天然生漆膜均有显著提高，且其制备工艺简单，无需复杂设备和工序，成本低廉，适合规模化生产和推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种表面自清洁性生漆复合膜及其制备方法
本专利技术涉及一种生漆复合膜，具体涉及一种表面具有自清洁性的生漆复合膜及其制备方法。
技术介绍
生漆又名大漆、天然漆、国漆，其主要成分是漆酚，占生漆总含量的50~80%。漆酚因结构中带有不饱和长侧链的邻苯二酚基团，可在常温下经生漆中的漆酶催化气干成膜，也可在高温下利用其侧链直接聚合成膜。作为“涂料之王”，生漆的漆膜具有优异的耐腐蚀性、耐热性、抗酸碱性，且其物理机械性能良好（附着力和耐冲击性等稍有欠缺），被应用于石油化工、航海船舶、军工、民用家具等众多领域。然而，生漆漆膜在上述应用过程中表面易于受到工业污油、海洋溢油、生活用油等油质污染，造成产品性能下降、经济损失严重。常用的物理清洗方法因生漆表面呈一定疏水性，效果不是十分理想；化学清洗方法效果明显，但成本较高且会污染环境。对生漆进行改性，制备表面具自清洁（易清洁）性的功能性生漆是解决漆膜污染的有效途径。超亲水表面是一种特殊的浸润性表面，其与水的接触角极小（<5°），具有良好的自清洁性能。当超亲水表面被油污染后，因油在其表面的黏附力较小（水中超疏油），而以简单的水清洗时，水与其表面的作用力强，固/水界面易于取代固/油界面，从而可使油污脱离。超亲水表面的制备方法多样，一般可通过在亲水性材料表面构筑微粗糙结构得到。而微粗糙结构的构筑常采用简单的刻蚀方法，比如化学刻蚀法、激光刻蚀法等。化学刻蚀法操作简便，但容易损坏基体的力学性能且会产生化学污染；激光刻蚀法稳定性高，但设备成本高，刻蚀速率较低，无法满足大批量生产。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种因表面超亲水而具有良好自清洁性能的生漆复合膜及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种表面自清洁性生漆复合膜，其是由漆酚和亲水性大分子单体经高温固化成膜后，对其表面进行等离子体刻蚀而制成。所述亲水性大分子单体包括聚乙二醇二丙烯酸酯（CAS：26570-48-9）、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（CAS：25852-47-5）、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（CAS：26915-72-0）、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯（CAS：32171-39-4）中的任意一种。所述表面自清洁性生漆复合膜的制备方法包括如下步骤：步骤一：采用乙醇法从生漆中提取漆酚；步骤二：将漆酚和亲水性大分子单体按质量百分数之比为(90:10)~(70:30)，共同溶解于溶剂中形成混合溶液，控制混合溶液中漆酚和亲水性大分子单体的总质量浓度为60~80%；所用溶剂为二甲苯或甲苯；步骤三：将混合溶液涂布后，于100~140℃下加热4~12h，烘干成膜；步骤四：对步骤三所得漆膜进行等离子体表面刻蚀处理，得到所述表面自清洁性生漆复合膜；等离子体刻蚀处理中，刻蚀气体为氩气、氧气或氮气中的任一种，刻蚀压强为5~30Pa，刻蚀功率为50~100W，刻蚀时间为0.5~3min。所得复合膜的厚度为50~200μm，优选为100μm。本专利技术中首先引入亲水性大分子单体与漆酚高温共聚成膜，然后对所得漆膜表面进行等离子体刻蚀，以产生微/纳米分级粗糙结构。在亲水改性和表面微粗糙结构二者的协同作用下，生漆复合膜表面呈现出良好的超亲水性，固/水界面易于取代固/油界面从而致使油污脱离，以简单的水清洗方法即可实现漆膜表面自清洁。此外，聚乙二醇丙烯酸酯类亲水性大分子单体中因含有碳碳双键，可与漆酚中的不饱和长侧链发生共聚反应，二者固化成膜速率快。同时在生漆复合膜结构中引入了聚乙二醇链段，因其极性高，与底材的作用力强，可提高漆膜的附着力；且因其柔性大、韧性好，可克服天然生漆膜中苯环结构的刚性，因此可改善漆膜的耐冲击性。另外，与化学刻蚀法、激光刻蚀法相比，技术方案中采用等离子体刻蚀，其刻蚀区域仅涉及材料的浅表面，不影响材料的基体性能，且高效环保，对设备要求不高。和现有技术相比，本专利技术具有如下显著效果：（1）本专利技术通过漆酚与亲水性大分子单体共聚改性，提高了生漆膜表面的亲水性，并进一步通过等离子体刻蚀在漆膜表面构筑微/纳米分级粗糙结构，又极大增强了漆膜表面的亲水性，其表面与水的接触角可低至5°以下；（2）本专利技术制备的生漆复合膜表面预污染后经简单的水清洗，表面的残油量仅为0.1%。这得益于漆膜表面良好的超亲水性，使得其在水中呈超疏油性质，油接触角可达168.8~172.3°，油黏附功和黏附力分别可低至0.5~1.0mJ/m2和1μN，固/油界面易于被固/水界面所取代从而使油污脱离；（3）本专利技术制备的生漆复合膜有效改善了天然生漆膜的部分物理机械性能，复合膜的附着力可达1级或0级，耐冲击性可达90~100cm，均显著高于天然生漆膜；（4）本专利技术制备工艺简单，无需复杂设备和工序，成本低廉，适合规模化生产和推广应用。附图说明图1为实施例1和对比例3制备的漆膜的红外光谱对比图；图2为实施例1和对比例3制备的漆膜表面的SEM对比图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1取25g生漆液，加入75mL无水乙醇，充分搅拌后静置分层，倾出上层清液，然后用减压蒸馏方法除去清夜中的乙醇及残余水分，得到纯度在95%以上的漆酚；取6g二甲苯，分别加入9.8g漆酚和4.2g分子量为475的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，充分搅拌使两者充分溶解后，用四面制备器将该溶液均匀涂布在洁净的玻璃片上或经砂纸打磨的马口铁片上，于烘箱内120℃加热8h固化成膜，然后在氩气气氛、压强15Pa、功率75W的条件下，对漆膜表面进行等离子体刻蚀1.5min，制备得到厚度为100μm的表面自清洁性生漆复合膜。实施例2取35g生漆液，加入105mL无水乙醇，充分搅拌后静置分层，倾出上层清液，然后用减压蒸馏方法除去清夜中的乙醇及残余水分，得到纯度在95%以上的漆酚；取4g甲苯，分别加入14.4g漆酚和1.6g分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯，充分搅拌使两者充分溶解后，用四面制备器将该溶液均匀涂布在洁净的玻璃片上或经砂纸打磨的马口铁片上，于烘箱内100℃加热12h固化成膜，然后在氮气气氛、压强30Pa、功率100W的条件下，对漆膜表面进行等离子体刻蚀0.5min，制备得到厚度为50μm的表面自清洁性生漆复合膜。实施例3取25g生漆液，加入75mL无水乙醇，充分搅拌后静置分层，倾出上层清液，然后用减压蒸馏方法除去清夜中的乙醇及残余水分，得到纯度在95%以上的漆酚；取8g二甲苯，分别加入10.2g漆酚和1.8g分子量为480的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，充分搅拌使两者充分溶解后，用四面制备器将该溶液均匀涂布在洁净的玻璃片上或经砂纸打磨的马口铁片上，于烘箱内140℃加热4h固化成膜，然后在氧气气氛、压强5Pa、功率50W的条件下，对漆膜表面进行等离子体刻蚀3min，制备得到厚度为200μm的表面自清洁性生漆复合膜。...

【技术保护点】
1.一种表面自清洁性生漆复合膜的制备方法，其特征在于：该复合膜是由漆酚和亲水性大分子单体经高温固化成膜后，对其表面进行等离子体刻蚀而制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面自清洁性生漆复合膜的制备方法，其特征在于：该复合膜是由漆酚和亲水性大分子单体经高温固化成膜后，对其表面进行等离子体刻蚀而制成。


2.根据权利要求1所述的表面自清洁性生漆复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：采用乙醇法从生漆中提取漆酚；
步骤二：将漆酚和亲水性大分子单体共同溶解于溶剂中形成混合溶液；
步骤三：将混合溶液涂布后，于100~140℃下加热4~12h，烘干成膜；
步骤四：对步骤三所得漆膜进行等离子体表面刻蚀处理，得到所述表面自清洁性生漆复合膜。


3.根据权利要求1或2所述的表面自清洁性生漆复合膜的制备方法，其特征在于：所述亲水性大分子单体包括聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶远松，林棋，夏建荣，薛涵与，方润，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建;35