专利名称：两亲性可交联含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种两亲性可交联含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用。
背景技术：
超双疏表面由于其独特的疏水疏油性能，可应用于很多方面。超双疏表面拥有自清洁功能可用于太阳能电板或者一些需要保持清洁的镜面，比如燃气灶具的表面。再者金属表面形成超双疏表面也可极大地改善金属表面的抗腐蚀性能。另外，如果在电线或者高压电网上构筑超双疏表面，可避免电线在冰暴或者雪暴天气表面形成冰冻层，从而引起短路导致大范围断电工厂停产，甚至导致铁路等交通运输线路的中断。超双疏表面可通过很多方法构筑而成，但最基本的条件是要让表面具有很低的表面能，因此考虑含氟化合物和含氟聚合物，在材料表面镀上一层含氟化合物薄膜就成为制备氟表面的最为经济有效的方法，这样还可保持材料内部的组成和性质。含氟化合物在基底表面可形成含氟薄层，甚至可通过化学键合方式结合在基底表面，从而赋予表面超双疏特性，但此薄层由于是单分子层而易于受到污染或者损毁。而含氟聚合物应用于超双疏表面，则可提供表面一层较厚的含氟薄层，在实际使用中不易受到溶剂等腐蚀，同时，较难损毁，但目前所用含氟聚合物形成超双疏表面时，聚合物和基底之间很难真正通过化学键合作用粘合在一起，而主要是物理吸附作用，因此，在外场作用下容易失去已形成的超双疏表面。如果能开发出既具有含氟聚合物特征又可和表面进行化学键合的聚合物，则可形成真正的粘结，从而使超双疏表面和基底形成一体。为了制备性能良好又实用的超双疏表面材料，许多研究者进行了大量的研究工作。专利CN 101748461A提出了一种将铝或者铝合金片进行两步电化学处理后再用全氟长链烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯处理得到表面具有超双疏性质的表面。这种方法同样存在粘结强度不够或者表面容易损坏的问题。专利CN 1379128A提出了一种用化学气相沉积方法制备具有超双疏性能的阵列结构薄膜，但工艺比较苛刻，不易于工业化生产应用。专利201110131477. X提出了一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超双疏表面。但表面含氟部分为单分子薄层，因此易于受到污染或者损毁。中国专利201110090620. 5提出了一种双疏性含氟可交联嵌段共聚物的制备及其在二氧化硅表面组装后形成含氟纳米微球，并且应用于构筑超双疏表面。这种方法需要工艺复杂的嵌段共聚物的制备，同时需要苛刻组装条件。专利201110266897. 9提出了一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，并且使用时候需要共混组装反应，工艺比较复杂。虽然近年来，利用含氟聚合物构筑超双疏表面的报道较多，但是目前文献报道的大部分含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强，从而导致所构筑的超双疏表面存在不牢固，耐摩擦，耐洗涤性不强等缺点。另一方面，目前构筑超双疏表面所采用的含氟聚合物主要是油溶性的，这种油溶性含氟聚合物，需要用到大量的有机溶剂，因此在其应用过程中存在一定的环保问题。
发明内容
为了克服现有的含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强以及无法用无毒环保的溶剂做分散剂的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种两亲性可交联含氟聚合物。本发明的另一目的在于提供上述的两亲性可交联含氟聚合物的合成方法。本发明的再一目的在于提供上述的两亲性可交联含氟聚合物在制备超双疏表面中的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现一种两亲性可交联含氟聚合物，具有如下所示的通式A-b- (B-r-C)其中，A链段为含氟聚合物，B链段为可交联聚合物，C链段为亲水聚合物，b表示嵌段，r表示无规共聚。所述的两亲性可交联含氟聚合物，A链段的聚合度为40-1000，B链段的聚合度为10-100，C链段的聚合度为20-400。所述的两亲性可交联含氟聚合物，A链段是由单体a聚合而成，B链段是由单体b聚合而成，C链段是由单体c聚合而成。所述的单体a、b、c的结构依次如式I、式II、式III所示
权利要求
1.一种两亲性可交联含氟聚合物，其特征在于具有如下所示的通式A-b-(B-r-C) 其中，A链段的聚合度为40-1000，B链段的聚合度为10-100，C链段的聚合度为20-400 ；A链段是由单体a聚合而成，B链段是由单体b聚合而成，C链段是由单体c聚合而成； 所述的单体a、b、c的结构依次如式I、式II、式III所示
2.根据权利要求I所述的两亲性可交联含氟聚合物，其特征在于所述的单体a为3_(全氟-5-甲基己基)-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、四氢全氟己基甲基丙烯酸酯、四氢全氟癸基甲基丙烯酸酯、四氢全氟十二烷基甲基丙烯酸酯、六氟异丙基丙烯酸酯、六氟异丙基甲基丙烯酸酯、四氟丙基甲基丙烯酸酯、全氟丙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸五氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、全氟苯乙烯、全氟正丙基乙烯基醚、全氟己基乙烯、全氟丁基乙烯、全氟十二烷基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯或全氟庚基乙基甲基丙烯酸酯中的一种。
3.根据权利要求I所述的两亲性可交联含氟聚合物，其特征在于所述的单体b为甲基丙烯酸酸缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、1，2-环氧基-5-己烯或甲基丙烯酰氧基丙基二异丙基氧基娃烧。
4.权利要求1-3任一项所述的两亲性可交联含氟聚合物在制备超双疏表面中的应用。
5.根据权利要求4所述的两亲性可交联含氟聚合物在制备超双疏表面中的应用，其特征在于包括以下步骤 (1)取权利要求1-3任一项所述的两亲性可交联含氟聚合物，溶于溶剂E中，搅拌均匀；其中两亲性可交联含氟聚合物与溶剂E的质量比I: (10-100)； (2)搅拌中向步骤(I)的反应体系中滴加水，滴加速度是每分钟1-lOml，滴加完毕后得到含氟聚合物的水溶液；其中水与溶剂E的质量比为I: (0. 0001-0. I)； (3)将基材浸泡到含氟聚合物的水溶液中，搅拌5-20min，然后加入催化剂，再搅拌30-60min，取出基材，将基材烘干后即在基材上制得超双疏表面； 所述的催化剂与两亲性可交联含氟聚合物的质量比为I: (0. 01-0. I)； 步骤(I)所述的溶剂E为四氢呋喃、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺中的一种； 步骤(3)所述的催化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、三乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氨水或盐酸中的一种。
6.根据权利要求5所述的两亲性可交联含氟聚合物在制备超双疏表面中的应用，其特征在于步骤(3)所述的基材是棉布、纸片或木材。
7.权利要求1-3任一项所述的两亲性可交联含氟聚合物在制备防水防腐涂料、钢材表面处理、制备汽车挡风玻璃的疏水疏油涂层、制备外墙自清洁涂料、制备雕塑的自清洁涂料、军工设备的外层防护、输油管道外层的防水防腐、制备疏油管道内层的无阻力涂层和制备疏水疏油型的纺织物中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种两亲性可交联含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用，该两亲性可交联含氟聚合物具有如下所示的通式，其中，A链段的聚合度为40-1000，B链段的聚合度为10-100，C链段的聚合度为20-400；A链段是由单体a聚合而成，B链段是由单体b聚合而成，C链段是由单体c聚合而成。本发明制备的两亲性可交联含氟聚合物中含有环氧基团，因此可利用环氧基团与绝大部分基材表面具有粘接力的优点，可在绝大部分基材表面的构筑超双疏表面。本发明中选用的氧基硅烷也是一种可与表面接枝有羟基、氨基或羧基等活性基团的基材发生交联反应的基团，因此也可与大多数基材表进行交联反应。本发明的两亲性可交联含氟聚合物克服了现有的含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强以及无法用无毒环保的溶剂做分散剂的缺陷。A-b-(B-r-C)。
文档编号C08F220/28GK102977292SQ20121044252
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者胡继文, 邹海良, 张干伟, 刘锋, 侯成敏, 杨洋, 李妃 申请人:中科院广州化学有限公司