[发明专利]一种可交联型含氟聚合物纳米微球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种可交联型含氟聚合物纳米微球及其制备方法与应用。

背景技术

表面润湿行为最主要的表征参数是接触角，如果表面对水的静态接触角小于10°，称之为超亲水表面，如果表面拥有大于150°的接触角，称之为超疏水表面。如果表面对油拥有大于150°的接触角，可认为是超疏油表面。如果表面既具有超疏水性，又有超疏油性能，则称之为超双疏表面。

超双疏表面由于其独特的疏水疏油性能，可应用于很多方面。超双疏表面拥有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。

固体表面的粗糙度和低表面能是制备超疏水或超双疏表面最关键的影响因素，含氟化合物和含氟聚合物因其低表面能而广泛应用于该领域。在材料表面镀上一层含氟化合物薄膜是制备氟表面的较为经济有效的方法，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，但此薄层由于是单分子层而易于受到污染或者损毁，不利于形成多级的粗糙结构，因此对原材料表面的粗糙结构也有较高要求。为克服该方法的缺陷并且能在玻璃、金属等光滑表面构建超疏水或超双疏表面，人们常用的方法是将二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁等无机纳米/微米粒子和含氟聚合物共混或将纳米/微米级粒子氟化，然后将氟化的纳米/微米级粒子涂到材料表面从而构建超疏水或超双疏表面。无机粒子形成的粗糙表面和含氟聚合物低表面能为构建超疏水或超双疏表面提供良好的条件。但是这些方法构建超双疏表面时，聚合物、无机粒子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。而且制备氟化无机粒子需要将含氟聚合物接枝到无机粒子表面的这种异相反应，需要对无机粒子表面进行一系列处理，步骤较为繁琐，且含氟聚合物利用率也较低。

如果能够制备一种含有活性官能团的微纳米粒子，使其表面不仅易于接枝含氟化合物，还能够与基材反应而形成牢固共价键的基团，便能很好的克服以上的缺陷。

中国专利201110131477.X提出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。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。

中国专利CN101748461A提出了一种将铝或者铝合金片进行两步电化学处理后再用全氟长链烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯处理得到表面具有超双疏性质的表面。这种方法同样存在粘结强度不够或者表面容易损坏的问题。专利CN1379128A提出了一种用化学气相沉积方法制备具有超双疏性能的阵列结构薄膜，但工艺比较苛刻，不易于工业化生产应用。

专利201110266897.9提出了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。

近年来，利用含氟聚合物构筑超疏水超疏油界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疏水/超疏油界面存在不牢固，耐摩擦，耐洗涤性不强等缺点，而对于以玻璃之类的光滑表面为基材构建超双疏表面更是效果欠佳。因此，开发一种简单且易于实现的方法制备一种含活性官能团的微纳米粒子，使其表面易于接枝大量含氟化合物或含氟聚合物，且含能够与各种基材表面形成牢固共价键的基团，便能很好的解决以上的问题。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可交联型含氟聚合物纳米微球的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的可交联型含氟聚合物纳米微球。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法得到的可交联型含氟聚合物纳米微球在构筑超双疏表面中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：