[发明专利]功能性超疏水聚丙烯涂层的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种共混改性的聚丙烯材料领域，特别是涉及一种功能性超疏水聚丙烯涂层的制备方法及其应用。 

背景技术

超疏水表面是指与水的接触角大于150°，而滚动角小于10°的表面。通常，制备超疏水表面有两种途径：一种是在具有低表面能的疏水性材料表面进行表面粗糙化处理；另一种是在具有一定粗糙度的表面上修饰低表面能物质。目前制备超疏水表面的方法有异相成核法、模板法、刻蚀法、电化学法、自组装法、溶胶一凝胶法、相分离法等。要么采用具有低表面能的价格昂贵的含氟或硅烷材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺流程，难以产业化，大大制约了超水表面的实际应用。 

超疏水表面的实际应用一定要解决两个关键问题：价格要有竞争力，还要具有足够的界面结合强度。近年来，发展了大量利用聚合物／(溶剂一非溶剂)的相分离过程制备不同微观结构的超疏水性聚丙烯(PP)薄膜技术。由于聚丙烯的非等温结晶特性，要求溶液是在热溶状态下涂布，目前基本采用流延法，浸涂法，或涂布装置固定，被涂布基体预热（柔性基材、板式基材），经过剪切、降温、分相和/或结晶固化的过程最后干燥成膜的方法。不适用于大面积的涂布，或曲面涂布，大大制约了超疏水表面的实际应用。因此，发明一种简单而又易于产业化的技术制备超疏水表面是非常必要的。 

H.Y.Erbil课题组（A.L.Demirel，Y.Avci，O.Mert）于2003年在Science期刊上发表研究文章（第299卷，1377-1379页），他们发现，利用1,4-二甲苯和甲乙酮的混合溶剂可以制得具有良好超疏水性能的全同立构聚丙烯 （水接触角为156°）粉末状物体，但是它是以纳米粒子聚集而成的粉末状物体，力学性能完全丧失。 

中国专利CN101070408B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，且韧性和抗冲击强度相对较差，附着能力较差，也限制了该方法的应用领域。另一方面，传统的等规聚丙烯由于结晶度高、极性很小、分子斥力很强，因而韧性和抗冲击强度相对较差，与基板材料的附着力较差。 

中国专利CN101531764B公开了一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法。该专利中通过往聚丙烯溶液中添加丙酮的，采用流延法制得聚丙烯薄膜，利用丙酮诱导聚丙烯溶液产生微相分离，形成不规则的结构，从而获得超疏水表面，其制得的聚丙烯薄膜的表面为孔状结晶的网络类鸟巢结构，其制备的可控性较差，过程也比较复杂。 

中国科学院化学所的专利CN101768396B公开了一种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：将等规聚丙烯原料和氯化聚丙烯在有机溶剂中溶解为聚合物混合溶液，然后至于热的基板上，经过剪切、降温、分相和/结晶固化的过程最后干燥。该方法同样要求基板预热，虽然温度控制在40℃-60℃，同时施加剪切，同样增加了工业生产中应用的难度，且对于不规则曲面，无法大面积生产。 

中国专利CN102838772A公开了一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法：称取一定量的聚丙烯粒料，将其溶解于溶剂中，形成浓度为1-100mg/ml的聚丙烯溶液，流延于基底上，在相对湿度为75-85%，乙醇蒸汽浓度为5-20%的环境下干燥得超疏水聚丙烯薄膜。本方法需要乙醇蒸汽特殊环境，对于大面积制备超疏水表面较困难。 

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种功能性超疏水聚丙烯涂层的制备方法，该方法成本低，可控性性好，制备得到的涂层具有很好的结构稳定性和附着力，膜强度高及机械性能好，适合规模化生产，具有很好的工业应用前景。