[发明专利]紫外光选择性表面接枝制备超疏水性聚合物表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外光对聚合物表面进行选择性的接枝以及在材料表面构建超疏水性的微观结构。属于高分子材料的表面改性领域。

背景技术

超疏水性固体表面是指固体表面对水的接触角在150°以上，前进接触角和后退接触角的差＜10°的固体表面。水在这样的固体表面上能够自动凝聚成水滴，并能够在固体表面滚动。超疏水表面在工农业生产和人们的日常生活中都有着极其广阔的应用前景。荷叶的“自清洁”功能启发了人们将超疏水表面应用到日常的自清洁技术中。例如：它可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等。对于固体表面的超疏水研究很多，如刻蚀、化学气相沉积法、阳极氧化法、相分离法以及模板法等。但是这些方法涉及复杂的化学物质和晶体生长，实验条件比较苛刻，成本高，还不能进行工业化生产。

到目前为止，只有超疏水性的涂料和微孔薄膜得到了商业化的应用，但超疏水性的涂料由于自身是低表面能的物质，与基体材料的粘合力差，在使用过程中容易出现脱落问题；而微孔薄膜如聚四氟乙烯微孔薄膜又因为本身物理机械性能较差，使用寿命也受到了限制。

本发明中选用超高分子量聚乙烯作为基材，故通过紫外表面选择性接枝在其表面构造微观粗糙结构后，无需进行低表面能物质的修饰。此外由于接枝物与材料表面形成了化学键的结合，在使用过程中不会出现脱落等现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种在材料表面构建超疏水性微观结构的新工艺、新方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：选用超高分子量聚乙烯板材作为基材，将板材浸入含有溶剂、接枝单体、引发剂、除氧剂等接枝液中浸泡30min，板材取出后用滤纸吸干表面多余溶液，并在板材表面盖上微孔直径小于20μm的微孔薄膜光栅，微孔薄膜无限接近但不接触板材表面；采用高压汞灯紫外辐照装置，光强为9.2μW/cm²，辐照时间为15min，在一次接枝完成后，移动微孔薄膜光栅进行二次接枝；紫外光照接枝后再用丙酮对板材表面进行擦拭，除去未接枝上的残留单体即可。

接枝溶液的配制方法，以丙酮为溶剂，配制抗氧剂1010质量浓度为0.10g/L、引发剂二苯甲酮摩尔浓度为0.2mol/L、接枝单体甲基丙烯酸十二氟庚酯摩尔浓度为1.0mol/L的溶剂。

本发明具有生产工艺简单，生产成本较低，可操作性强的优点，达到材料表面超疏水性效果。本发明中选用超高分子量聚乙烯作为基材，故通过紫外表面选择性接枝在其表面构造微观粗糙结构后，无需进行低表面能物质的修饰。此外由于接枝物与材料表面形成了化学键的结合，在使用过程中不会出现脱落等现象。

附图说明

图1板材表面接枝后的SEM图。

图2表面接枝后的板材表面实际疏水效果图。

具体实施方式

配制以丙酮为溶剂，抗氧剂1010质量浓度为0.10g/L、引发剂二苯甲酮摩尔浓度为0.2mol/L；接枝单体甲基丙烯酸十二氟庚酯摩尔浓度为1.0mol/L的溶剂。选用超高分子量聚乙烯板材作为基材，将板材浸入接枝液中浸泡30min；板材取出后用滤纸吸干表面多余溶液，以进行气相接枝，并在板材表面盖上微孔直径小于20μm的微孔薄膜光栅，微孔薄膜无限接近但不接触板材表面；采用高压汞灯紫外辐照装置，调整光源和板材表面的距离，使得光强为9.2μW/cm²，辐照时间为15min，在一次接枝完成后，移动微孔薄膜光栅进行二次接枝；紫外光照接枝后再用丙酮对板材表面进行擦拭，除去未接枝上的残留单体即可。