[发明专利]亲水表面及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种亲水表面及其制备方法和应用。该亲水表面为具有微纳米结构的聚烯烃表面，所述微纳米结构上接枝有亲水性侧基，且所述微纳米结构以凸起和/或凹槽的形式存在，其中，所述亲水性侧基的表面接枝率为10‑50wt％。本发明提供的亲水表面，通过对聚烯烃表面的进行改性，在保证亲水表面的力学性能不受影响的前提下，有效提高亲水表面的亲水性且性能稳定。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种亲水表面及其制备方法和应用。

背景技术

固体材料表面的润湿性通常是由固体表面的化学性质和微观结构决定的。具有超润湿性能的聚烯烃表面在液体分离、自清洁、防雾、液体输送、功能性聚烯烃薄膜、印刷和粘接等方面有重要用途。

目前，已有众多学者对聚烯烃表面改性进行了深入研究，但超浸润材料方面的研究得到的大部分是超疏水材料，超亲水材料的报道十分少，显然超亲水聚烯烃较难制备。通过传统的接枝方法，例如，ATRP，电晕法，等离子体处理，紫外光等方法得到的聚烯烃表面的亲水性并不强。

CN112742221A采用电晕发对聚烯烃微孔基底进行亲水改性，基底仍然保持原有的大孔径、高强度及对有机溶剂的耐受性；CN112619451A采用PVA对PTFE微虑膜进行亲水改性，但是PVA与PTFE界面结合力弱，耐久性差；CN108905649A通过在PTFE表面引入表面活性剂，使得聚左旋多巴胺容易在膜表面，然后在表面加入固化剂以保持表面亲水物质的稳定性；EP3124101A1、EP0682978A1采用气体等离子体及UV的能量源和α射线、γ射线、紫外线辐射对PTFE进行预处理，然后接枝亲水聚烯烃赋予其亲水性能，但是这种方法设备成本高、操作成本高以及改性效率低，在一定程度上限制了亲水性PTFE膜的批量生产。

因此，亟需一种新的亲水表面及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有亲水表面存在亲水性低、耐久性差、制备工艺复杂、成本高等问题，提供一种新的亲水表面及其制备方法和应用，该亲水表面的亲水性能良好且持久性较强；同时，该方法简单，易于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种亲水表面，所述亲水表面为具有微纳米结构的聚烯烃表面，所述微纳米结构上接枝有亲水性侧基，且所述微纳米结构以凸起和/或凹槽的形式存在，

其中，所述亲水性侧基的表面接枝率为10-50wt％。

本发明第二方面提供一种亲水表面的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将聚烯烃表面接触刻蚀剂并进行第一干燥，以在所述聚烯烃表面形成具有微纳米结构的凸起和/或凹槽，得到改性聚烯烃表面；

(2)将亲水性侧基的单体涂覆于所述改性聚烯烃表面，再进行微波辐照，以在所述改性聚烯烃表面的微纳米结构上接枝亲水性侧基，得到亲水表面；

其中，所述亲水性侧基的表面接枝率为10-50wt％。

本发明第三方面提供一种第一方面提供的亲水表面或者第二方面提供的方法制得的亲水表面在自清洁、房屋、油水分离、粘接、集水中的应用。

相比现有技术，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明提供的亲水表面，通过在聚烯烃表面(尤其是发泡聚丙烯片材)形成具有微纳米结构的凸起和/或凹槽，以及在微纳米结构上接枝有亲水性侧基，通过对聚烯烃表面的进行改性，在保证亲水表面的力学性能不受影响的前提下，有效提高亲水表面的亲水性且性能稳定；