含氟聚合物材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含氟聚合物材料及其制备方法。所述含氟聚合物材料包括：基材，所述基材源自于高分子聚合物，所述高分子聚合物的分子链中含有C

【技术实现步骤摘要】
含氟聚合物材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种含氟聚合物材料及其制备方法，属于化学材料领域。

技术介绍

[0002]含氟聚合物是高分子材料的重要品种之一，有着许多出色的性能，例如耐化学腐蚀，憎水憎油，高阻隔性等。然而，由于含氟单体与相应溶剂价格较高，含氟聚合物的合成与加工较为困难，导致含氟聚合物的使用成本较高、使用范围受限。聚合物表面氟化改性是降低含氟聚合物使用成本，提高聚合物表面性能和使用范围的重要方法。通过使聚合物表面拥有一层含氟功能层，可使材料以较低的成本拥有部分含氟聚合物的优异性能，又能保留材料原有的形状和本体性能。因此，聚合物表面氟化改性技术具有很重要的应用价值。例如，表面氟化改性技术用于提高材料表面疏水疏油性能；改变材料电学性能；制备防水、防油、防污、自清洁、抗菌、抗蛋白吸附材料；提高聚合物包装、容器和管道等制品对水、氧气、油和其它有机溶剂的阻隔性等。
[0003]目前，聚合物表面氟化改性技术已经发展出了表面涂覆法、直接氟化法、等离子体氟化法、化学反应氟化法、表面接枝聚合法等。
[0004]其中，表面涂覆法在材料表面涂覆一层含氟聚合物或者含氟小分子涂层，是一种简单有效的聚合物表面氟化改性技术。但是含氟聚合物须经聚合制备，仍然存在含氟单体和溶剂较贵，合成复杂的问题。并且，涂层与材料表面靠物理作用粘合，牢固度随基材性质变化而不同，存在脱落隐患。
[0005]直接氟化法通过氟气与聚合物表面的反应实现聚合物表面氟化。等离子体氟化法通过含氟气体产生的等离子体与聚合物表面反应使聚合物表面氟化。这两种方法都需要用到有毒的含氟气体，并且会引起表面C
‑
H键以外的其他化学键的解离，使聚合物交联降解，改变材料原有表面形貌。
[0006]化学反应氟化法通过小分子含氟试剂与带有官能团的聚合物表面反应使聚合物表面氟化，聚合物表面必须具有特殊官能团或者进行预处理后才能进行反应，方法适用基材有限。表面接枝聚合法通过在聚合物表面接枝含氟聚合物链段使聚合物表面氟化，但是由于含氟单体价格高，经济上不划算。
[0007]以上这些方法虽可实现聚合物表面氟化改性和赋予聚合物新的性能，但是由于适用基材范围有限，氟源价格较高或者具有毒性，设备和操作相对复杂、成本较高，导致实际应用受到限制。
[0008]因此，研究一种实现聚合物表面氟化改性的新方法，得到一种新的含氟聚合物材料，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的问题
[0010]鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术首先提供一种含氟聚合物材料，其具有
优异的疏水疏油性能，且其稳定性优异，能够长期具有优异的疏水疏油性能。
[0011]进一步地，本专利技术还提供一种含氟聚合物材料的制备方法，该制备方法的整个过程快速有效、节省材料，设备和操作简单、成本低廉，对环境几乎无污染，且对制品的表面形貌几乎无影响，不改变制品原有本体性能。
[0012]用于解决问题的方案
[0013][1]、一种含氟聚合物材料，其包括：
[0014]基材，所述基材源自于高分子聚合物，所述高分子聚合物的分子链中含有C
‑
H键；以及，
[0015]氟化层，所述氟化层经化学键键合在所述基材的至少一个表面，所述氟化层中的氟原子源自于含有氟原子的酮类化合物。
[0016][2]、根据上述[1]所述的含氟聚合物材料，其中，所述含有氟原子的酮类化合物具有以下结构：
[0017][0018]其中，R1和R2各自独立的为取代基取代或未取代的碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基、碳原子数为1～6的烷基酰基、碳原子数为3～6的环烷基以及芳香基中的一种或两种以上的组合，并且，R1和R2中，至少一个氢被氟取代；优选地，所述芳香基为苯基或萘基。
[0019][3]、根据上述[1]或[2]所述的含氟聚合物材料，其中，所述含有氟原子的酮类化合物中的氟原子与碳原子数量之比F/C为不低于0.5，优选1～2。
[0020][4]、根据上述[1]‑
[3]任一项所述的含氟聚合物材料，其中，所述氟化层中，氟原子与碳原子数量之比为0.1
‑
3.0:1。
[0021][5]、一种根据上述[1]‑
[4]任一项所述的含氟聚合物材料的制备方法，其包括将基材和氟化层复合成型的步骤。
[0022][6]、根据上述[5]所述的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
[0023]将含有氟原子的酮类化合物溶液铺展在基材的表面，得到预处理产物；
[0024]使所述预处理产物在紫外光光源下辐照，得到辐照产物；
[0025]任选地，除去所述辐照产物表面的残留物，得到含氟聚合物材料。
[0026][7]、根据上述[6]所述的制备方法，其中，所述含有氟原子的酮类化合物溶液中，含有氟原子的酮类化合物的质量浓度为1
‑
100％，优选10
‑
100％，最优选50
‑
100％。
[0027][8]、根据上述[6]或[7]所述的制备方法，其中，所述含有氟原子的酮类化合物溶液的厚度为1cm以下。
[0028][9]、根据上述[6]‑
[8]所述的制备方法，其中，所述紫外光光源在400纳米以下的辐照强度不低于0.1mW/cm2，所述辐照的时间为0.1min～60min。
[0029][10]、根据上述[6]‑
[9]所述的制备方法，其中，利用水或有机溶剂除去所述辐照产物表面的残留物，优选地，所述有机溶剂为醇类溶剂。
[0030]专利技术的效果
[0031]本专利技术的含氟聚合物材料，具有优异的疏水疏油性能，且其稳定性优异，能够长期
具有优异的疏水疏油性能。
[0032]本专利技术的含氟聚合物材料的制备方法的整个过程快速有效、节省材料，设备和操作简单、成本低廉，对环境几乎无污染，且对制品的表面形貌几乎无影响，不改变制品原有本体性能。
[0033]进一步地，该方法具有适用范围广，氟源安全易得，反应条件温和，设备和操作简单，成本低廉的特点，具有良好的应用前景。
附图说明
[0034]图1示出了实施例1的含氟聚合物材料(LDPE
‑
F)的X射线光电子能谱(XPS)全谱；
[0035]图2示出了实施例2的含氟聚合物材料(BOPP
‑
F)的X射线光电子能谱(XPS)全谱；
[0036]图3示出了实施例3的含氟聚合物材料(PA66
‑
F)的X射线光电子能谱(XPS)全谱；
[0037]图4示出了实施例4含氟聚合物材料(PU
‑
F)的X射线光电子能谱(XPS)全谱；
[0038]图5示出了实施例5的含氟聚合物材料(PMMA
‑
F)的X射线光电子能谱(XPS)全谱；
[0039]图6示出了实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物材料，其特征在于，包括：基材，所述基材源自于高分子聚合物，所述高分子聚合物的分子链中含有C
‑
H键；以及，氟化层，所述氟化层经化学键键合在所述基材的至少一个表面，所述氟化层中的氟原子源自于含有氟原子的酮类化合物。2.根据权利要求1所述的含氟聚合物材料，其特征在于，所述含有氟原子的酮类化合物具有以下结构：其中，R1和R2各自独立的为取代基取代或未取代的碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基、碳原子数为1～6的烷基酰基、碳原子数为3～6的环烷基以及芳香基中的一种或两种以上的组合，并且，R1和R2中，至少一个氢被氟取代；优选地，所述芳香基为苯基或萘基。3.根据权利要求1或2所述的含氟聚合物材料，其特征在于，所述含有氟原子的酮类化合物中的氟原子与碳原子数量之比F/C为不低于0.5，优选1～2。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的含氟聚合物材料，其特征在于，所述氟化层中，氟原子与碳原子数量之比为0.1
‑
3.0:1。5.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的含氟聚合物材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万泰，黄延宾，钟志伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：