[发明专利]一种基于废弃聚丙烯的超疏水涂料及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于废弃聚丙烯的超疏水涂料及其制备方法。该制备方法是先将聚丙烯经由磨盘型固相力化学反应器碾磨粉碎为聚丙烯超细二维片状粉体，再添加包括交联型聚合物预聚体、交联剂、疏水型纳米填料、有机溶剂复配形成多组分分散液，即得到超疏水涂料。该制备方法采用固相剪切碾磨技术制备得到聚丙烯超细二维片状粉体，极大地有利于与疏水型纳米填料之间协同构成微纳米尺度的粗糙微观形貌，通过二维片状粉体的三维随机堆叠可有效提高表面粗糙度；并验证了聚丙烯可采用废弃聚丙烯，实现废弃聚丙烯的高附加值回收利用。

技术领域

本发明属于超疏水涂料技术领域，涉及一种基于废弃聚丙烯的超疏水涂料及其制备方法，特别是针对利用中国授权专利ZL 95111258.9所公开的力化学反应器对聚丙烯进行了处理。

背景技术

聚丙烯是五大通用塑料之一，综合性能优良，在建筑建材、输送管道、食品包装、医疗器械、机械零件、服装服饰等领域应用广泛。2020年中国聚丙烯产量达到了2554.4万吨，消费量达到2968.4万吨，产量居五大通用树脂之首(常敏.全球聚丙烯供需分析及预测[J].世界石油工业,2021,28(04):44-50+65.)。聚丙烯大量使用，废弃聚丙烯随着大量产生，单组分废弃聚丙烯回收技术相对成熟，但聚丙烯多次循环利用后存在较为严重的老化现象，再生制品性能劣化，较难实现高附加值利用焚烧填埋极大污染环境，严重浪费资源。

水在固体表面的润湿性通常用亲疏水性表述，当材料表面的水接触角大于150°并且滚动角小于10°时被定义为超疏水表面。超疏水表面具有优异的防水、抗结冰、自清洁等性能，在建筑防水、自清洁涂料、船舶防腐蚀、水分收集、油水分离等领域有着广泛的应用前景，开发由废弃聚丙烯制备超疏水涂层的策略，有望实现低值废弃聚丙烯的高附加值利用，是未来聚丙烯回收利用的潜在发展方向。

固体表面的润湿性由其表面的化学组成以及其表面的微观结构共同决定，单从化学组成角度无法获得超疏水表面，没有已知单一物质的光滑表面接触角能够达到150°。有研究者测量了规则排列最密堆积-CF₃基团的表面自由能(Takashi Nishino,MasashiMeguro,Katsuhiko Nakamae,etal.The Lowest Surface Free Energy Based on-CF3Alignment[J].Langmuir,1999,15:4321-4323.)，其表面的水接触角为119°，对应的表面自由能为6.7mJ/m²，该值被认为是固体的最低表面自由能。等规立构聚丙烯的光滑表面水接触角仅104°±2°，远不能达到超疏水。因此，用低表面能的化合物进行修饰以及构建多孔粗糙的微观形貌是获得超疏水表面的主要途径。