[发明专利]防水膜层及其制备方法、应用和产品

说明书

防水膜层及其制备方法、应用和产品，其中所述防水膜层以一种或者是多种具有通式(I)所示的化合物通过等离子化学气相沉积方法在一基材表面形成，其中R₁和R₂分别独立地选自氢、烷基、卤素、卤代烷基或者是芳基，其中R₁、R₂、R₃中的至少一个是卤素，其中R₄是基团‑C(O)O(CH₂)_nC_mF_2m+1；或者R₄是基团‑O‑C(O)‑(CH₂)_iC_mF_2m+1；或者是R₄是基团‑(CH₂)_xC_mF_2m+1，其中n、i或者x分别是1～8的整数，m是1～12的整数。

技术领域

本发明涉及表面改性的膜层，尤其是涉及到用等离子体增强化学气相沉积方法形成的防水膜层及其制备方法、应用和产品。

背景技术

通过在基材表面形成膜层来实现对于基材表面改性是一种常用的技术，比如说，通过膜层来提高基材表面的导电性能、防油或者是防水性能等。

等离子化学气相沉积(plasma chemical vapor deposition,PCVD)技术已经相当普遍地被应用于将聚合物膜层沉积到基材的表面，其是利用等离子激活反应气体，促进反应气体在基材表面或者是近表面空间进行化学反应，生成固态膜层的技术。

氟碳材料中的氟原子的低极化率和强电负性赋予了氟碳聚合物许多独特的性能，比如说高疏水疏油性，耐化学试剂腐蚀性，因此氟碳材料被广泛地应用于建筑涂料、纺织工业、军工领域的表面改性。

然而令人满意的防水氟碳化合物的等离子体聚合并不是那么容易实现的，在专利CN1190545中报道了通过等离子化学气相沉积技术制备的一类不饱和氟碳化合物，这一系列化合物中的全氟烷基碳原子的数目可以是6～12个。结合其他研究可知，氟碳化合物的疏水性和其全氟碳链的长度密切相关。目前被广泛应用的防水氟碳化合物是化合物中的全氟烷基碳原子数达到8以上的氟碳材料。原因之一在于当氟碳化合物中的全氟烷基碳原子数量在8以下，比如说6时，防水性能就会明显下降，难以满足实际应用的需求。专利文件CN102471405B中也揭露了氟碳聚合物中的单体全氟烷基碳数为6以下时，疏水性和疏油性能显著降低。一般认为这是由于碳数6以下的全氟烷基无法形成如碳数为8以上时的结晶结构而造成的。

而基于对于专利CN1190545揭露的这类不饱和氟碳化合物的研究发现，当氟碳化合物碳原子数目为6时，其防水性能就明显下降，并且防水性能并不稳定。

另一方面，长碳链全氟烷基的大量使用往往产生类似于PFOA、PFOS等对环境有害且难降解的有机物。2003年起，USEPA提出PFOA及其盐类的暴露会导致人体健康的发展和其他方面产生不利影响，欧洲在美国的影响下，根据欧盟2004/1935/EC指令下的一般安全标准(与食品接触的材料和物质的决议)，PFOA也被禁止使用；2017年6月14日，欧盟在其官方公报上发布(EU)2017/1000，新增REACH法规附件XVII第68项关于全氟辛酸(PFOA)的限制条款，正式将PFOA及其盐类和相关物质纳入REACH法规限制清单。早在2002年12月，OECD召开的第34次化学品委员会联合会议上将PFOS定义为持久存在于环境、具有生物储蓄性并对人类有害的物质。这些规定对获得良好纳米防护涂层产生了技术上的挑战。

因此，需要开发新的，能够通过等离子体化学气相沉积技术在基材表面形成膜层的氟碳材料，尤其是，在全氟烷基碳原子数不大于8时还可以保持稳定防水性能的氟碳材料。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一防水膜层及其制备方法和产品，其中所述防水膜层通过氟碳材料以等离子体化学气相沉积技术制备而成并且具有良好的防水性能。