[发明专利]紫外光交联型含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用

说明书

技术领域

本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种紫外光交联型含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用。

背景技术

超双疏表面由于其独特的疏水疏油性能，已经成功地应用于很多方面，如超双疏表面拥有的自清洁功能而可用于太阳能电板或者一些需要保持清洁的镜面，比如燃气灶具的表面。再者金属表面形成超双疏表面也可极大的改善金属表面的抗腐蚀性能。另外如果在电线或者高压电网上构筑超双疏表面，可避免电线在冰暴或者雪暴天气表面形成冰冻层，从而引起短路导致大范围断电工厂停产，甚至导致铁路等交通运输线路的中断。

超双疏表面的构筑方法有很多种，但最基本的核心要素是要让表面具有很低的表面张力，同时确保其表面的粗糙程度，因此需考虑含氟化合物和含氟聚合物，在材料表面镀上一层含氟化合物薄膜就成为制备氟表面的最为经济有效的方法，这样还可保持材料内部的组成和性质。含氟化合物在基底表面可形成含氟薄层，甚至可通过化学键合方式结合在基底表面，从而赋予表面超双疏特性，但此薄层由于是单分子层而易于受到污染或者损毁。而含氟聚合物应用于超双疏表面，则可提供表面一层较厚的含氟薄层，在实际使用中不易受到溶剂等腐蚀，同时，较难损毁，但目前所用含氟聚合物形成超双疏表面时，聚合物和基底之间很难真正通过化学键合作用粘合在一起，而主要是物理吸附作用，因此，在外场作用下容易失去已形成的超双疏表面。如果能开发出既具有含氟聚合物特征又可和表面进行化学键合聚合物，则可形成真正地粘结，从而使超双疏表面和基底形成一体。

为了制备性能良好又实用的超双疏表面，许多研究者进行了大量的研究工作。专利CN 101492829A提出了一种在金属表面制备超双疏材料的方法，将金属或者金属合金与铜或者铜合金作为阴极和阳极置入全氟脂肪酸有机电解质溶液中，进行电化学反应，可在金属或者金属合金表面沉积一层全氟脂肪酸铜盐的超双疏表面，同一研究小组在专利CN 101492815A提出了一种在金属铜或者其合金表面制备超双疏材料的方法，将基材直接放入全氟脂肪酸有机溶液中浸泡，即可得到具有超双疏性质的自清洁表面。中国专利CN 102021628A提出了一种金属钛或钛合金超疏油表面的制备方法。主要是将钛或者钛合金表面进行一次阳极氧化处理后得到微米结构粗糙表面，然后再通过二次阳极氧化在微米结构上形成一层二氧化钛纳米管阵列结构，然后经过低表面能物质的修饰作用得到超疏油和超双疏表面。虽然以上方法原料简单易得，但需要整体表面经过电化学反应，同时表面为低表面能的单分子层，易于受到污染或者损毁。

专利201110131477.X提出了一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超双疏表面。但表面含氟部分为单分子薄层，因此易于受到污染或者损毁。中国专利201110090620.5提出了一种双疏性含氟可交联嵌段共聚物的制备及其在二氧化硅表面组装后形成含氟纳米微球，并且应用于构筑超双疏表面。这种方法需要工艺复杂的嵌段共聚物的制备，同时需要苛刻组装条件。

专利201110266897.9提出一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，并且使用时候需要共混组装反应，工艺比较复杂。

虽然近年来，利用含氟聚合物构筑超双疏表面的文献和专利较多，但是目前文献报道的大部分含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强，从而导致所构筑的超双疏表面存在不牢固，耐摩擦，耐洗涤性不强等缺点。即使有部分文献和专利中采用了可交联型含氟聚合物，如专利：201110266897.9；201110373304.9中都提到采用可水解的有机硅烷作为交联基团，来实现含氟聚合物的交联，然而这一种聚合物只能在一些特定的聚合物表面上实现交联，且交联方式比较苛刻。

从理论上来讲，实现含氟聚合物在基材表面上进行交联的方法主要有两种：（1）催化剂催化，如采用环氧基团，聚氨酯基团及甲氧基硅等活性基团，然后再加入相应的固化剂，实现交联基团与基材表面上的反应；（2）通过外界条件刺激，如通过pH值，温度，湿度，紫外或时间等因素，实现活性基团与基材表面的反应。这些方面的文献报道较少，尤其是利用叠氮基团，在紫外光下实现其与基材表面的交联方面的专利很少，利用其构筑超疏水、超双疏材料的专利几乎没有。