[发明专利]一种超疏水耐磨聚丙烯涂层及其制备方法

说明书

本发明属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种超疏水耐磨聚丙烯涂层及其制备方法。制备方法包括：1)将含疏水基团的硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，加入无机纳米粒子，于20‑70℃温度下搅拌反应，清洗、干燥，得到预处理后的无机纳米粒子；2)将预处理后的无机纳米粒子分散于二甲苯中，对其加热处理，然后将聚丙烯试片浸入上述混合液中10s‑5min，快速提拉，得到聚丙烯表面预改性试样；3)将聚丙烯表面预改性试样浸入含疏水基团的氯硅烷偶联剂的甲苯溶液中，于20‑100℃温度下反应，取出晾干，即可获得超疏水耐磨聚丙烯涂层。本发明方法能够形成牢固的疏水涂层，具有良好的超疏水性和耐磨性。

技术领域

本发明属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种超疏水耐磨聚丙烯涂层及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种半结晶型通用塑料，具有优良的力学性能和化学稳定性，综合性能优异，应用广泛。普通聚丙烯表面接触角在100°左右，是一般疏水材料，其超疏水化可以提升其功能性，进一步拓展其应用领域。

中国专利CN105860120A公开了一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法，将等规聚丙烯-b-聚乙二醇嵌段聚合物溶液旋涂在聚丙烯薄膜上，经干燥制得超疏水薄膜。

乔燕芳等利用砂纸以相同方向在聚丙烯表面打磨得到导向性微结构，对此结构进行紫外/臭氧处理、化学沉积1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷、灌注全氟聚醚制备了润滑表面，水接触角为141°(精细化工，2019，36(10)：2023-2051)；吉海燕等采用简单溶剂/非溶剂法制备出超疏水性聚丙烯薄膜，该薄膜表面与水的接触角为160°,滚动角小于4°(高分子材料科学与工程，2011，27(8)：154-156)。而这些技术均是在聚丙烯表面接枝低表面能物质达到超疏水的效果，但在实际应用过程中，低表面能物质容易受到温度、光照等作用而发生分解，更易在机械摩擦或磨损等作用下受到破坏，从而影响涂层的黏附力和润湿性，导致超疏水性能下降或丧失，限制其应用。因此，迫切需要制备具有耐磨、疏水性稳定的聚丙烯表面涂层。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中利用低表面能物质改善聚丙烯表面疏水性存在的易分解、易受到破坏等缺陷，本发明提供一种超疏水耐磨聚丙烯涂层及其制备方法，将聚丙烯浸入含预处理后的无机纳米粒子的二甲苯溶液中，将无机纳米粒子嵌入聚丙烯基体表面中，再通过含疏水基团的氯硅烷偶联剂的进一步后处理，形成牢固的疏水涂层，具有较好的超疏水性和耐磨性。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种超疏水耐磨聚丙烯涂层的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)预处理：将含疏水基团的硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，然后加入无机纳米粒子，得到混合液A，于20-70℃温度下搅拌反应10-600min，清洗以去除残余硅烷偶联剂、干燥，得到预处理后的无机纳米粒子；

(2)嵌入处理：将预处理后的无机纳米粒子分散于二甲苯中，对其加热处理，得到混合液B，然后将聚丙烯试片浸入上述混合液B中10s-5min，快速提拉，得到聚丙烯表面预改性试样；

(3)后处理：将聚丙烯表面预改性试样浸入含疏水基团的氯硅烷偶联剂的甲苯溶液中，于20-100℃温度下反应10min-500min，取出晾干，即可获得超疏水耐磨聚丙烯涂层。

优选地，步骤(1)中所述乙醇溶液为95wt％的乙醇水溶液；所述混合液A中含疏水基团的硅烷偶联剂的质量分数为0.1-20wt％，无机纳米粒子的质量分数为1-20wt％。

优选地，所述含疏水基团的硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三氯硅烷、十六烷基甲基二氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷中的任一种或几种。