[发明专利]一种材料表面疏水化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于表面共型镀膜技术领域，特别涉及到一种材料表面疏水化处理方法。

背景技术

疏水性是材料表面的重要特征之一，它是由材料的化学组成和表面几何结构共同决定的。其性质通常用水接触角来评价。一般来说，水在固体表面接触角超过90°的表面称为疏水表面。当水在固体表面的接触角超过150°时，该表面称为超疏水表面。

随着社会的发展，工业上和生活中对材料疏水性的要求越来越高。对于防水服装、包装材料、防水电子产品、自清洁表面、防雾表面等许多应用来说，较高的水接触角是疏水性最有效的关键基础。目前对于该类产品的疏水功能还有待提高，这也是各生产企业着力解决的技术问题。

材料表面疏水改性的方法主要有物理法和化学法。物理改性的结果是改性剂与材料存在范德华力、氢键力等分子之间的相互作用力，但不存在共价键或离子键作用，改性效果不稳定。化学改性主要是指改性剂与材料表面发生化学反应，形成性质稳定的疏水薄膜层。其中利用氟硅烷、硅烷偶联剂等对材料表面进行接枝改性是最常用的疏水改性方法。[K Sirichai,Li K.Preparation and characterization of hydrophobic ceramic hollow fiber membrane[J].Journal of Membrane Science,2007,291(1):70-76]利用全氟乙氧基硅烷(FAS)对Al₂O₃陶瓷中空纤维膜进行修饰，陶瓷膜表面接触角达到接近120°。中国专利CN103088629A以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物为原材料，利用十六烷基三甲基溴化铵和强碱化合物等对PET无纺布进行预处理，然后放入硅烷前驱体，之后加入疏水烷基硅烷化合物，热处理后获得水接触角大于150°的疏水表面。然而，几乎所有传统的液相薄膜涂覆方法都是湿法制备。湿法改性的缺点是操作时间长，操作程序繁琐；改性所需要的试剂量消耗大，涂覆过程往往需要使用有机溶液，因此不适用于对有机溶液敏感的基底材料(如塑料等)；较难控制薄膜厚度，在结构复杂的表面难以形成均匀共型的纳米尺度薄膜。

化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)是化学改性的另外一种方法，它是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或者液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应，并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。它包括4个主要阶段：①反应气体向材料表面扩散；②反应气体吸附在材料的表面；③在材料表面产生化学反应；④气态副产物脱离材料表面。

传统化学气相沉积主要包括等离子增强化学气相沉积(PECVD)和激光化学气相沉积(LCVD)等。等离子增强化学气相沉积是借助气体辉光放电产生的等离子体来增强反应物质的化学活性，促进气体间的化学反应。但是等离子体产生过程会附带较高的能量，对表面疏水改性所需的含氟基团有较大的破坏作用，薄膜的化学结构无法精确控制且所需官能团不易保存；对所需疏水改性材料的耐温要求也较高。另外，PECVD反应所需的能量较高，不利于表面疏水改性条件和改性成本的控制。

所以，开发一种操作简单、条件温和、过程可控、适用范围广、纳米尺度、与原材料表面共型的疏水化处理方法非常重要。

发明内容

针对以上材料表面处理的现状及存在的不足，本发明旨在提出一种工艺简单、设备简易、条件温和、过程可控、适用范围广的材料表面疏水化处理方法，所述方法能够在材料表面形成一层厚度均匀的纳米级疏水性薄膜，并达到很好的共型效果。

本发明基于化学气相沉积法对材料表面进行纳米尺度表面共型疏水性镀膜。化学气相沉积法是一种绿色新型的功能高分子薄膜制备方法。其结合传统的液相自由基聚合反应与化学气相沉积技术，方法将聚合所需的引发剂和功能单体气化引入腔体，在较低加热温度下诱导引发剂裂解，使单体聚合成高分子薄膜沉积于基底上。

为达到以上发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种材料表面疏水化处理方法，所述处理方法是在材料微观表面共型镀膜系统中完成，所述材料微观表面共型镀膜系统包括：化学气相沉积反应腔室(32)，分别与反应腔室侧面相连通的进气供给系统(1)和真空控制系统(23)，位于反应腔室上部的电热合金丝加热系统(27)，位于反应腔室下部的循环水冷却系统(18)，位于反应腔室顶部的石英观察窗(30)；具体的材料表面疏水化处理步骤如下：

步骤1，将待镀的材料做预处理；