[发明专利]一种氟封端的环氧聚合物和制备方法及其在制备疏水表面的应用

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种氟封端的环氧聚合物和制备方法及其在制备疏水表面的应用。

背景技术

润湿性是材料表面的重要特性之一，研究表明，材料表面的化学成分和微观结构对其所表现出的润湿性起决定性作用。一般来说，材料表面的润湿性用接触角来衡量，根据接触角的大小，可以将材料表面分为四类：（1）接触角小于10°的为超亲水（或超亲油）表面；（2）小于90°的为亲水（或亲油）表面；（3）大于90°的为疏水（或疏油）表面；（4）大于150°的为超疏水（或超疏油）表面。

具有疏水功能的材料，由于其特殊的润湿性能而具有防水、防污、抗腐蚀、抗生物和有机溶剂等特点，在许多特殊场合还具有自清洁的特点，因此，被广泛应用于现代工业的诸多领域。尽管疏水功能的材料取得了快速发展，但依然还存在一系列的问题，如疏水涂层粘结性不牢固、稳定与耐久性能较差，涉及大量有机溶剂以及应用范围窄等，同时制备工艺复杂、成本高、很难产业化。

含氟类化合物具有很低的表面能，用含氟类化合物对材料进行改性可以使材料获得很好的疏水性能。但是含氟化合物的价格昂贵，因此在材料表面镀上一层含氟化合物就成为制备疏水表面的最为行之有效的方法之一。然而，用小分子含氟化合物对材料表面改性，虽然可得到具有疏水性能的材料，但是小分子含氟化合物改性后材料的疏水性能还不甚理想，这主要是因为小分子含氟化合物的烷基链段长度短，不能形成有效的致密紧凑的附着层而容易脱落，导致耐久性差。针对上述问题，发明人在前人工作的基础上通过合成氟封端的含环氧基团聚合物，通过简单可控的化学交联方式来解决疏水材料耐久性的问题。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种氟封端的环氧聚合物。

本发明的另一目的为提供了该氟封端的环氧聚合物的制备方法。

本发明的另一目的是提供了氟封端的环氧聚合物在制备疏水表面的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种氟封端的环氧聚合物，具有如下结构式：

其中3x+2y+z=3,5,6,8,12；x=0,1；y=0,1,4,6；z=0,1；m为10-50的整数。

一种氟封端的环氧聚合物的制备方法，包括如下步骤：

1）活性ATRP反应活性引发单体的制备：将含氟丙烯酸单体和氢溴酸反应，产物用饱和碳酸氢钠溶液中和为中性，柱色谱分离，洗脱液洗脱，旋蒸，干燥，制得活性ATRP反应活性引发单体；

所述含氟丙烯酸单体和氢溴酸的摩尔比为1：1.5-4；

所述反应温度为20-25℃；所述反应时间为12-48h；

所述洗脱液为乙酸乙酯和石油醚按照1：5的体积比混合得到的；

2）氟封端的环氧聚合物（FPGm）的制备：将第一步制备的活性ATRP反应活性引发单体和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）溶于溶剂中，控制体系的含固量为40%，以质量分数计；接着加入催化剂和配体，经三次冷冻-抽真空-融化-鼓氩气循环后，20-30℃下反应0.25-0.5h，过中性氧化铝柱子除铜盐，接着用5℃的正己烷沉淀，冷冻干燥，即得氟封端的环氧聚合物（FPGm）。

所述的，含氟丙烯酸单体为丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种。

所述的，催化剂为溴化亚铜（CuBr）。

所述的，配体为N,N,N',N,'N''-五甲基二亚乙基三胺（PMDETA）。

所述的，溶剂为苯甲醚或二苯醚。

所述的，ATRP反应活性引发单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯：催化剂：配体的摩尔比为1:10-50:1:2。

一种氟封端的环氧聚合物在制备疏水表面的应用，将氟封端的环氧聚合物溶于N、N-二甲基甲酰胺中，接着加入催化剂三乙胺和棉布，80℃搅拌反应30min，然后取出棉布120℃下干燥1h，即制得疏水表面。

本发明中，环氧基团是一种具有广泛而又强力的活性基团，将其与低表面能的含氟化合物结合起来，可以充分发挥二者的协同作用，即利用环氧基团的活性与材料表面发生反应，实现低表面能的含氟基团与材料的化学连接，从而制得疏水性能优异、耐久性好的氟封端的环氧聚合物。

本发明的有益效果：