[发明专利]一种氟碳高分子/纳米氧化锌杂化材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种氟碳高分子/纳米氧化锌杂化材料的制备方法。具体地说，是涉及一种使用射频磁控溅射的方法在高分子基底上沉积制备氟碳高分子/纳米氧化锌杂化材料的方法，属于纺织、材料领域。

背景技术：

随着科学的发展和技术的进步，社会对新型材料的需求越来越迫切，具有特殊功能的新型材料的开发与利用成为当今国内外学者十分关注的重要课题。同时科技的飞速发展又对材料的种类和性能提出了更高的要求，因此各种杂化材料应运而生。杂化材料的特点是综合了各组分材料的优势，并起多功能的作用，已成为继单组分材料、复合材料和梯度材料之后的第四代材料。

目前，有机-无机杂化材料的制备方法主要有以下几种：

第一种是溶胶-凝胶法，最初的杂化材料就是由溶胶-凝胶法制备的。这种方法是将烷氧金属或金属盐等前驱物在一定条件下水解合成溶胶，然后经溶剂挥发或加热等处理使溶液或溶胶转化为网状结构的氧化物凝胶的过程。最常用的前驱物是正硅酸乙酯和正硅酸甲酯；其它的烷氧金属也有报导；有些金属盐也可作为前驱物。

第二种是共混法，共混法是首先合成出各种形态的纳米粒子，再通过各种方式与有机聚合物混合。共混法所需纳米粒子的制备方法很多，总体上可以分为物理方法、化学方法。其中物理方法主要有物理粉碎法、蒸发冷凝。化学方法包括气相沉积法、沉淀法、模板反应法、微乳液法、胶态化学法、水热合成法。一般来说，化学方法有一定的优越性。共混法的优点是纳米粒子与材料的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态、尺寸。不足之处是由于纳米粒子很易团聚，共混时保证粒子的均匀分布有一定困难。因此通常在共混前对纳米粒子表面进行处理，或在共混时加入分散剂，以使其在基体中以原生粒子的形态均匀分散，这是应用该法的关键。

第三种是插层法，插层法是利用层状无机物(如粘土、云母、V₂O₅、Mn₂O₃等层状金属盐类)作为无机相，将有机物(高聚物或单体)作为另一相插入无机相的层间，制得高聚物/无机物层型杂化材料的方法。层状无机物是一维方向上的纳米材料，粒子不易团聚，又易分散，其层间距离及每层厚度都在纳米尺度范围。

第四种是自组装法，自组装法制备有机-无机杂化材料的基本原理是体系自发的向自由能减少的方向移动，形成共价键、离子键或配位共价键，得到多层交替有机-无机膜。

第五种方法是电解聚合法，电解聚合法是利用电能来制备杂化材料，Liu等发展电解聚合就是其中的典型例子。他们以1，4-苯醌(BQ)和氯化磷腈三聚体为原料制备了PP-BQ杂化材料，反应机理是电化学反应-化学反应-电化学反应-化学反应(ECEC)机制。根据XPS、31P-NMR、FTIR等分析测试的结果表明，产物是一种有机/无机复合结构，外观为无定型多孔结构，具有对化学试剂稳定、不导电、不燃烧的特点。

以上几种方法的最大不足之处就在于制备工艺复杂，容易产生纳米粒子团聚成大颗粒的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种工艺简单、纳米粒子分布均匀、无硬团聚的氟碳高分子/纳米氧化锌杂化材料的制备方法，通过在本底材料上沉积氟碳高分子膜和纳米氧化锌膜而得到杂化材料，合成了一种使本底材料既具有良好拒水性又具有较好抗紫外辐射性能的新型材料，用于在特定技术领域对本底材料进行改性。

为了实现上述发明目的，本发明方法利用射频磁控溅射法，首先以聚四氟乙烯为靶，以惰性气体为载气，在适宜的溅射功率和溅射压力下，在本底材料上沉积一层氟碳高分子有机膜；然后再以金属锌为溅射靶，以惰性气体为载气，氧气为反应气体，利用二次溅射，在氟碳高分子膜的基础上再沉积一层纳米氧化锌无机小分子膜而成。

本发明的氟碳高分子/纳米氧化锌杂化材料的制备分三个步骤完成：

1、清洗

先将本底材料在丙酮中浸泡15分钟，然后用蒸馏水冲洗，再用酒精清洗，最后用烘箱烘干，放入干燥器中待用。

本发明方法使用的本底材料，既包括由天然纤维、化学合成纤维、人造纤维单独纺织而成的织物，也包括由天然纤维、化学合成纤维、人造纤维混纺而成的织物，还包括PET、PI、PA等软化点在100℃以上的聚合物薄膜。

2、在本底材料上沉积氟碳高分子膜