[发明专利]滚动角可控的共混改性的聚丙烯超疏水涂层或膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于共混改性的聚丙烯材料领域，特别涉及滚动角可控的共混改 性的聚丙烯超疏水涂层或膜及其制备方法。

背景技术

由于在基础科研和工业应用的广泛前景和技术意义，对于固体超疏水表 面的研究兴趣一直持续不断。对于固体表面的超疏水性的评估有两个经典的 评价方法，一个是固体表面与水的接触角(CA)，另一个是水滴在固体表面的 滚动角(SA)。液体在固体表面形成液滴并达到平衡时，在气-固-液三相交界 处，气-液界面和固-液界面之间的夹角称为接触角。一般地，与水的接触角大 于150°的固体表面被称作超疏水表面，具有这样的表面的材料被称作超疏水 材料。除了较高的接触角外，不同范围的滚动角对于超疏水材料的应用也有 着决定性的意义。滚动角的一般定义为具有一定质量的液滴在固体表面开始 移动所需的临界倾转角。具有超低接触角和超低滚动角的固体超疏水表面， 由于水滴不能在该超疏水表面稳定停留，在稍微倾转该固体时，水滴便会从 该固体表面滚落，并带走固体表面沉积的灰尘或杂质，而不留下任何痕迹， 因此超疏水材料常被称作自清洁材料；并且由于液体在该类超疏水表面上的 接触面积非常小，可以有效地抑制固体表面的氧化、腐蚀、霜冻、电流传导 等现象的发生，因此超疏水材料在室外天线、外墙涂料、轮船、生物医疗器 械、微流体、汽车挡风玻璃等领域都具有广泛的应用前景。而同时拥有很高 的接触角和滚动角的固体超疏水表面对液体有很高的吸附力，具有在微观尺 度操纵液体的应用潜力。

固体超疏水表面的实际应用一定要解决两个关键的问题：不仅价格要有 竞争力，而且还要有足够好的机械强度。但是除了极少数的努力外，目前大 部分已经报道的关于超疏水表面的实验结果不是使用了具有低表面能的价格 昂贵的材料(如氟化物，硅烷等)，就是使用很复杂又很费时间的处理工艺来 获得合适的表面粗糙度。这就大大制约了超疏水表面的实际应用。比如现有 的一些关于构筑超疏水表面的专利：中国专利公开号1415800和中国专利公 开号1379128公开的方法，不但使用了硅胶或含氟试剂，而且方法复杂难于 控制；中国专利公开号1397668公开的模板挤压法使用了价格昂贵且易碎的 模板，造成应用的困难；中国专利公开号1621434A公开的多孔聚氯乙烯膜要 经历两次刮膜，原料价格也相对聚烯烃较高。

中国专利公开号101070408A公开了一种构筑具有可控滚动角的超疏水 表面的方法，能实现超低和超高滚动角的超疏水聚丙烯材料的制备。但该方 法要求将基板材料表面加热至100℃～120℃，并且该方法制备低滚动角表面 时，要求有效控制降温速率的同时施加剪切，增加了该方法在工业生产中应 用的难度和能耗，也限制了该方法的应用领域。另一方面，传统的等规聚丙 烯材料由于结晶度高、极性很小，分子间排斥力很强，因而韧性和抗冲击强 度相对较差，不易进行染色等后续工艺，并且与基板材料的附着能力较差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供滚动角可控的共混改性的聚丙烯超疏水涂层 或膜。

本发明的目的之二在于提供滚动角可控的共混改性的聚丙烯超疏水涂层 或膜的制备方法。

本发明的滚动角可控的共混改性的聚丙烯超疏水涂层或膜具有很高的与 水的接触角，并且滚动角可控。本发明的方法不需要隔绝空气或特殊环境， 不需要低表面能组分的后期修饰。材料使用价格低廉的通用塑料——等规聚 丙烯(iPP)和氯化聚丙烯(PPC)，上述材料的光滑膜与水的接触角均在90°～ 100°之间，属于一般疏水性的材料。等规聚丙烯是最常用的通用塑料之一，氯 化聚丙烯主要用于油墨载色剂、涂料、粘合剂及皮革处理剂等方面。等规聚 丙烯是非极性材料，氯化聚丙烯是极性材料。氯化聚丙烯是在聚丙烯材料中 引入了极性基团，加强了聚丙烯作为涂层材料时与基板材料间的作用力，增 强了其作为涂料的附着能力。