[发明专利]一种疏水疏油聚烯烃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种疏水疏油聚烯烃材料及其制备方法，①、将氯化亚砜溶于溶剂，加入催化剂，逐滴加入全氟己基乙酸，搅拌减压蒸馏，获得全氟己基乙酰氯；②、将纳米二氧化硅溶于乙醇水溶液，超声分散30min；将氨基硅烷偶联剂逐滴加入上述混合液中，加热搅拌，得到氨基化纳米二氧化硅悬浮液；③、将全氟己基乙酰氯溶于有机溶剂，然后逐步滴加至氨基化纳米二氧化硅悬浮液中，搅拌减压蒸馏，将所得产物真空干燥，球磨并密封即得到纳米二氧化硅负载全氟己基乙酰胺；④、将聚烯烃树脂与纳米二氧化硅负载全氟己基乙酰胺经高混机混合均匀后，熔融挤出造粒制备疏水疏油聚烯烃材料。本发明降低了表面能，有效防止垢层，节约能耗。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种全氟表面活性剂改性聚烯烃材料及其制备方法。

背景技术

我国是一个能源短缺大国，也是一个能源消耗大国。在所有能源消耗中，建筑能耗占到了全社会能耗的30％，给资源和环境带来了巨大的压力。采暖能耗是建筑能耗中最大的部分，每年可达1.3亿吨标煤，占全国能耗总量的11.5％左右，节能任务艰巨，潜力巨大。低温地面辐射采暖是一种新型的采暖方式，具有节能环保和舒适安全的优点，符合政府大力倡导的节能减排和可持续发展理念，因此在我国获得了超高速发展。

低温地面辐射采暖系统常用的管材有耐热增强聚乙烯管(PE-RT)、交联聚乙烯管(PE-X)和聚丁烯管(PB)等，可满足建筑热水及采暖系统压力管道的高标准要求，并且同传统金属管材相比，具有质轻、易安装等明显优势。但是，由于供暖水中含有的钙、镁等矿物元素，在温度变化时易发生结合形成沉淀物，加之地暖系统盘管形状复杂、管路较长的特性，地暖管在使用几个采暖季后，其内壁会形成垢层，导致热水循环不畅，降低传热效率，造成能源损耗，影响供暖效果，增加用户的清洗维护成本(据测算，地暖管内壁垢层厚度每增加1mm，供暖的室内温度下降6℃)，降低地暖系统的使用寿命。随着人们节能环保方面意识的加强，地暖系统的结垢现象逐渐引起重视，针对普通塑料管材进行防垢性能研究，开发出低成本的防垢管材正逐渐成为该领域的研究热点。

氟碳分子具有极低的表面能，优越的耐热性、耐候性、耐化学药品性等优点。因此，一些企业利用氟塑料或氟塑料与其他高分子树脂的共混物内衬于管道内壁，利用内层氟塑料的自润滑和抗腐蚀性来提高管道系统的性能，但是由于其存在原料成本和技术难度双高的问题，目前主要应用在油田输送汽油领域，难以推广到常用的工业输液及普通的给排水系统，且含氟材料耐低温性能差，难以在北方寒冷地区应用。

除了含氟材料外，有机硅兼具无机物和有机物性能，也具有良好的憎水憎油性能，且耐高低温性能、耐氧化降解性能好。若将含氟材料与有机硅材料二者有机结合，则可实现优势互补。目前常用的有含氟有机硅聚合物和含硅有机氟聚合物，尚未见将其应用于聚烯烃管道的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水疏油聚烯烃材料，可以用于低温供暖管材，有效防止系统结垢，提升采暖系统运行效能。

本发明的另一目的是提供一种疏水疏油聚烯烃材料的制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种疏水疏油聚烯烃材料，其原料由以下重量份的组份组成，100份的聚烯烃，1-50份的纳米二氧化硅负载全氟己基乙酰胺，其中纳米二氧化硅负载全氟己基乙酰胺由全氟己基乙酸、氯化亚砜、纳米二氧化硅、氨基硅烷反应制得，全氟己基乙酸与氯化亚砜的摩尔比为1：1.5-2，全氟己基乙酸与纳米二氧化硅的重量比为1：0.1-0.5，纳米二氧化硅与氨基硅烷的重量比为1：4-7。

氨基硅烷具有较长的C-C链，可与聚烯烃良好相容，解决全氟己基乙酸与聚烯烃相容性差的难题，氨基硅烷的C-C链与聚烯烃大分子链相互缠结，减慢全氟己基乙酸向基体表面迁移的速度，使疏水疏油性能持久有效，由于氨基硅烷和全氟己基乙酸都是液体，使用纳米SiO2可提高制品的表面光洁度，还可提高聚烯烃的机械性能，易团聚，难分散，大大改善了相容性及分散性，保证改性效果，引入了氟原子和硅原子，大大降低聚烯烃材料的表面能，起到疏水疏油的作用，防止地暖管产生垢层，节约能耗。