[发明专利]一种超疏水塑料的制造方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及材料设计、有机合成、材料改性、有机高分子复合材料制造等化学和材料科学领域。

背景技术

在高分子树脂中添加各种组份，以物理或化学的方法，形成新的混合物或新的高分子树脂，再通过注塑工艺制造产品，是广泛应用的高分子材料改性技术。

通过降低材料表面能，提高材料表面接触角，可以使材料获得超疏水性能，在实际应用中表现为材料具备良好的防水防脏污性能。

有机氟树脂较高的价格使得有机氟树脂的应用受到很多限制，以有机氟改性丙烯酸酯树脂或乳液、以有机氟改性环氧树脂等已有广泛的研究和应用，而且降低了有机氟应用的成本，但是在常用的塑料，如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙树脂、ABS树脂等，应用有机氟的改性几乎是空白，本发明专利公开了一种有机氟改性塑料产品的有效方法。

发明内容

依据本发明公开的一种超疏水塑料的制造方法包括以下步骤：

1）将全氟烷烃（包括但不仅限于全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷）与丙烯酸酯缩合，获得全氟烷烃丙烯酸酯；

2）将三种粒径的二氧化硅（10-30纳米，200-500纳米，800-1200纳米）按照质量比1：1：1混合均匀；

3）按照质量比配方：15%的全氟烷烃丙烯酸酯缩合物：15%二氧化硅混合物：70%的塑料树脂（包括但不仅限于聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP、聚碳酸酯PC、尼龙PA和ABS等树脂），外加1%-5%的石蜡或氯化石蜡、1%-3%的硬脂酸作为内滑剂和外滑剂，进行配料，充分搅拌是配合料混合均匀；

4）使用双螺杆挤出机，在220度至280度的温度区间，挤出法制造复合母粒；

5）通过挤出、压延、注塑、喷塑或吹塑等方法，用复合母粒制造各种塑料制品。

依据本发明专利公开的方法，制造出的塑料产品具有良好的疏水性能，水接触角可以大于150度，乙醇接触角可以大于110度，烷烃接触角可以大于80度。

制造全氟烷烃丙烯酸酯塑料母粒所使用的塑料树脂通常与制造塑料产品所使用的树脂相对应；制造全氟烷烃丙烯酸酯塑料母粒的目的，一方面是使全氟烷烃丙烯酸酯在塑料树脂中分散良好，一方面是准确控制塑料产品中全氟烷烃丙烯酸酯的含量。

全氟烷烃丙烯酸酯在塑料树脂中均匀分散，全氟烷烃分子能够排布在塑料树脂表面，才能有效发挥有机氟的特性，赋予塑料产品超疏水性能。

全氟烷烃丙烯酸酯价格较高，塑料产品中全氟烷烃丙烯酸酯含量较高，则提高塑料产品的成本；塑料产品中全氟烷烃丙烯酸酯含量过低，则塑料产品不能获得超疏水性能。

丙烯酸酯是将氟原子结合到塑料树脂上的桥梁，根据制造塑料产品所使用的塑料树脂的不同，可以在合成全氟烷烃丙烯酸酯时，选择含有各种基团的丙烯酸酯单体，如含有烷氧基的、含有羟烷基的、含有环氧基的、含有苯基的丙烯酸酯单体。

不同粒径的二氧化硅粉体的混合物，可以在显微结构上造成塑料表面的凹凸不平，有利于提高塑料表面的疏水性能；二氧化硅粉体混合物的使用量可以根据性能需要进行调整。

外加的氯化石蜡、硬脂酸等辅助原料，主要是为了满足塑料树脂加工工艺要求，根据不同的加工工艺，可以添加不同种类、不同数量的辅助原料，这些辅助原料的添加不会对塑料产品的性能产生影响。

实例一聚丙烯塑料是价格便宜、应用最广泛的塑料之一，超疏水聚丙烯塑料在生物技术、医疗器材等领域具有广阔的应用空间，然而高性价比的超疏水聚丙烯塑料在市场上基本是空白，按照本发明专利公开的方法，设计和制造一种高性价比的超疏水聚丙烯塑料，应用于生物试剂管制造，具有良好的防脏污、防血液污染性能和对生物试剂惰性，其制造方法包括以下步骤：

1）使用全氟戊烷与丙烯酸戊酯缩聚制备全氟戊烷丙烯酸戊酯；

2）按照15%全氟戊烷丙烯酸戊酯、15%二氧化硅粉体混合物、70%聚丙烯树脂，外加1%氯化石蜡、1%硬脂酸，在220度至250度的温度范围内，使用双螺杆挤出造粒机制造全氟戊烷丙烯酸戊酯聚丙烯母粒；

3）在聚丙烯树脂中添加2%的上述全氟戊烷丙烯酸戊酯聚丙烯母粒，外加1%氯化石蜡、1%硬脂酸，使用注塑机注塑成型，制造出园柱形、立方柱形生物试剂管。

实例二虽然聚氟乙烯和聚偏氟乙烯具有超疏水性能，但是较高的市场价格阻碍了这些聚氟乙烯的广泛应用，按照本发明专利公开的方法，设计和制造一种高性价比的超疏水聚乙烯塑料，应用于医用薄膜的制造，具有良好的防水、防脏污性能，其制造方法包括以下步骤：

1）使用全氟丁烷与丙烯酸丁酯缩聚制备全氟丁烷丙烯酸丁酯；