一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法；超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料由下述组分组成：60～100质量份超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物、5～40质量份氟化石墨、5～40质量份预混胶、1～5质量份抗氧剂1010、1～5质量份硬脂酸、1～5质量份甘油；本发明专利技术通过在聚丙烯分子链上嵌段疏水剂和耐磨剂大分子，克服聚丙烯分子与疏水剂和耐磨剂间相容性差的问题，得到的聚丙烯材料具有持久的超疏水性能和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法
本专利技术属高分子材料领域，具体涉及一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物，系白色蜡状材料，外观透明而轻，密度为0.89～0.91g/cm3，易燃，熔点165℃，在155℃左右软化，使用温度范围为-30～140℃，在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀，能在高温和氧化作用下分解，聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、汽车、自行车、零件、输送管道、化工容器等生产，也用于食品、药品包装。聚丙烯薄膜由于具有无毒、无味、成本低、透明性好等特点在包装、工业、农业以及日常生活中具有广泛的应用。然而，目前商业化的聚丙烯薄膜不具有自清洁性；基于此，本专利技术提出了一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料及其制备方法，通过在聚丙烯分子链上嵌段疏水剂和耐磨剂大分子，克服聚丙烯分子与疏水剂和耐磨剂间相容性差的问题，得到的聚丙烯材料具有持久的超疏水性能和耐磨性能，超疏水性和耐磨性能具有协同增效作用。本专利技术的目的在于提供一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料。本专利技术的另一目在于是提供上述超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料的制备方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料的制备方法如下：1)将硅橡胶与硫化剂按100∶(0.5～3)的质量份数比在20℃～50℃的双辊开炼机上开炼5～10分钟，制备预混胶放置备用；2)将石墨装入反应器中，在50℃真空干燥5～24小时，连续充氮气，抽真空，以保证反应前无氧气；配制氟气体积浓度为5-20％的氟气与氮气的混合气体；将氟气与氮气的混合气体引入到反应器中，处理时间为10分钟至48小时，氟化温度为0℃～100℃，反应完毕抽真空换氮气5～10次，取出即得氟化石墨；(其中：反应后抽出的气体通入碱水无害化处理)。3)将步骤2)得到的氟化石墨与预混胶、聚丙烯以及抗氧剂、硬脂酸、甘油按以下质量份数比混合：用双螺杆挤出机挤出，挤出温度为160～220℃、转速为20～300r/min；再用造粒机造粒，制备出共混颗粒；4)将步骤3)制得的共混颗粒用平板高温压机压制成板，温度为170～220℃，压力为0～10MPa，保压时间为1～15min；并用冷压机冷压，冷压压力为0～10MPa，保压时间为1～15min；5)将步骤4)得到的板材用80#～600#砂纸打磨10s～10min，用鼓风机鼓风去除表面碎屑，即得到所需的超疏水耐磨自清洁材料。所述超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物，其结构式如下式(I)所示：式中n的取值为50～100，m的取值为10～20，p的取值为5～10。上述聚丙烯自清洁材料的制备方法如下：1.以四氢呋喃为溶剂，2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2进行酰氯化反应，再以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、再与端羟基聚丙烯进行酯化反应，得到聚丙烯大分子链转移剂。其中，所述端羟基聚丙烯、2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2的摩尔比为1:10:15。2.以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚丙烯大分子链转移剂为链转移剂、硅烷偶联剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到超疏水聚丙烯自清洁材料。其中，所述硅烷偶联剂具有如下所示结构：其中，所述偶氮二异丁腈与聚丙烯大分子链转移剂、硅烷偶联剂的摩尔比为1:10:1000。其中，所述硅烷偶联剂的摩尔浓度为1mol/L。其中，所述甲苯/DMF的体积比为10:1。3.以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚丙烯大分子链转移剂为链转移剂、耐磨剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到聚丙烯自清洁材料。其中，所述耐磨剂具有如下所示结构：其中，所述偶氮二异丁腈与聚丙烯大分子链转移剂、耐磨剂的摩尔比为1:10:1000。其中，所述耐磨剂的摩尔浓度为1mol/L。其中，所述甲苯/DMF的体积比为10:1。其中，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。其中，抗氧剂1010为[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术提供了一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，通过在聚丙烯分子链上嵌段疏水剂和耐磨剂，使聚丙烯分子具有超疏水性和耐磨性，超疏水性和耐磨性能具有协同增效作用。(2)本专利技术提供了一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，克服由于疏水剂分子和耐磨剂分子与聚丙烯基材之间仅仅通过物理的混合作用，不存在化学键合作用，疏水剂分子和耐磨剂分子与聚丙烯基材之间结合作用力弱，疏水剂成分和耐磨剂成分的流失问题，影响制品的长期疏水性能和耐磨性能，以及疏水剂和耐磨剂分散的均匀性也不易保证的问题。附图说明图1为超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物的核磁氢谱图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例1将2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸(4.0mmol)和20ml无水四氢呋喃THF加入反应器中，待反应温度升到70℃后，缓慢滴加SOCl2(6.0mmol)，滴加完毕反应2h，结束反应后，减压蒸馏除去SOCl2和THF，得到2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酰氯。将端羟基聚丙烯(40mmol)加入到50mlSchlenk瓶中，抽充氮气三次后，N2保护下，一次性注射器加入30ml无水甲苯，升温至70℃，待异氰脲酸(丙烯酰氧乙基)酯完全溶解后注射入1ml吡啶，搅拌30min后，滴加上述溶于甲苯的2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酰氯，升温至80℃继续反应2.5h，产物冷却到室温，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空45℃下烘干至恒重，得到聚丙烯大分子链转移剂。实施例2称取聚丙烯大分子链转移剂(0.1mmol)、偶氮二异丁腈(0.01mmol)、硅烷偶联剂(10.0mmol)加入25mlSchlenk瓶中，抽充氮气3次后，N2保护下，加入10mL甲苯/DMF(v/v＝10:1)，将反应器温度升高至70℃，反应2h，将产物放入液氮中猝冷使反应停止，将产物滴加入甲醇/水中沉淀出来，然后再甲苯溶解产物，不断溶解沉淀3次，过滤，并用甲醇洗涤，真空45℃下烘干至恒重，得超疏水聚丙烯嵌段共聚物。实施例3称取聚丙烯大分子链转移剂(0.1mmol)、偶氮二异丁腈(0.01mmol)、耐磨剂(10.0mmol)加入25mlSchlenk瓶中，抽充氮气3次后，N2保护下，加入10mL甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述的超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料由如下材料组成：60～100质量份超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物、5～40质量份氟化石墨、5～40质量份预混胶、1～5质量份抗氧剂1010、1～5质量份硬脂酸、1～5质量份甘油；其中，超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物具有式(I)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述的超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料由如下材料组成：60～100质量份超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物、5～40质量份氟化石墨、5～40质量份预混胶、1～5质量份抗氧剂1010、1～5质量份硬脂酸、1～5质量份甘油；其中，超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物具有式(I)所示结构：



式中n的取值为50～100，m的取值为10～20，p的取值为5～10。


2.根据权利要求1所述的一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述超疏水耐磨聚丙烯嵌段共聚物的制备方法包括如下步骤：
(1)以四氢呋喃为溶剂，2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2进行酰氯化反应，再以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、再与端羟基聚丙烯进行酯化反应，得到聚丙烯大分子链转移剂；
(2)以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚丙烯大分子链转移剂为链转移剂、硅烷偶联剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到超疏水聚丙烯自清洁材料；
(3)以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、超疏水聚丙烯自清洁材料为链转移剂、耐磨剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料。


3.根据权利要求2所述的一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述聚丙烯自清洁材料的制备方法，在步骤(1)中，所述端羧基聚丙烯、2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2的摩尔比为1:10:15。


4.根据权利要求2所述的一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述聚丙烯自清洁材料的制备方法，在步骤(2)中，所述硅烷偶联剂具有如下所示结构：





5.根据权利要求2所述的一种超疏水耐磨聚丙烯自清洁材料，其特征在于，所述聚丙烯自清洁材料的制备方法，在步骤(2)中，所述偶氮二异丁腈与聚丙烯大分子链转移剂、硅烷偶联剂的摩尔比为1:10:1000；所述硅烷偶联剂的摩尔浓度为1mol/L；所述甲苯/DMF的体积比为10:1。

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，
申请(专利权)人：曾小华，
类型：发明
国别省市：广东;44