一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，它是将PTFE乳液15-40份、超纯水40-54份、醋酸锌8-25份、氯化钠或氯化钾1-20份，搅拌均匀，在基底上采用浸涂法制膜，干燥后，360-380℃煅烧20-40分钟，1mol/L醋酸溶液浸泡30分钟，得到的超疏水聚四氟乙烯薄膜，接触角为150.5o-155.6o，滚动角小于30o。一种超疏水聚四氟乙烯薄膜疏水性降低时，用0.5-1.5mol/L醋酸溶液洗涤20-40分钟，即可修复。本发明生产方法简单，易于规模化生产、超疏水表面具有高耐磨性和高耐候性，且能再修复和反复使用等优点。
【专利说明】一种超疏水聚四氟乙烯薄膜
【技术领域】
[0001]本发明属有机化工领域，具体涉及一种超疏水聚四氟乙烯薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]超疏水表面是指水的静态接触角大于150度,滚动角小于10度的特殊表面,在工程上来讲，滚动角小于30度的都具有类似于滚动角小于10度的应用价值。所以这里的超疏水薄膜实际上就是工程上具有应用价值的，静态接触角大于150度,滚动角小于30度的超疏水表面。它的主要特点是自洁和防水，同时表现出防腐蚀防污的特点。在自然界具有代表性的超疏水表面是“荷叶”，荷叶的表面由微米-纳米复合结构和低表面(石蜡)组成。目前，利用涂料技术可以构造无机-有机高分子复合材料，具有较好的超疏水性能和力学性能，如无机微米-纳米和环氧树脂基的超疏水涂料，无机-微米纳米复合结构与聚酯和聚氨酯基的超疏水涂料等。超疏水涂料主要缺点:1、耐候性差:主要是使用固体填料较多，树脂较少。同时控制树脂中亲水基团的量，导致涂料的抗紫外老化性能差，使用寿命时间短。
2、耐磨损性差:现有的超疏水涂料交联密度较低，导致效果不佳。
[0003]虽然可以利用热转印技术获得塑料超疏水薄膜，但仍存在因转印引起的薄膜变形，透明性下降、耐候性(特别是紫外老化)、耐磨损性能差和生产成本高，使用时间长疏水性降低。
[0004]聚四氟乙烯薄膜用于电容器介质，作导线绝缘，电器仪表绝缘，密封衬垫。聚四氟乙烯多孔薄膜主要用于水处理等。但聚四氟乙烯薄膜疏水性能较差(静态水接触角在130度左右，无法滚动)。
[0005]随着城市现代化建设和发展的需求，石油和天然气等管道内壁防腐蚀、风电叶片防结冰、电力防结冰等领域对超疏水自洁表面的需求越来越迫切。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决塑料超疏水薄膜转印引起的薄膜变形，透明性下降、耐候性及耐磨损性能差和生产成本高的问题，而提供一种耐候性及耐磨损性能强、超疏水性可修复的、生产成本低的超疏水聚四氟乙烯薄膜。
[0007]—种超疏水聚四氟乙烯薄膜，它是由下述方法制成，该方法包括:
1)超疏水薄膜的制膜液:取质量份为:PTFE乳液15-40份、纯水40-54份、醋酸锌8-25份、氯化钠或氯化钾1-20份，搅拌均匀；
2)将制膜液浸涂在基底上，温度不超过100°C干燥；
3)360-380°C煅烧 20-40 分钟；
4)0.5-1.5mol/L醋酸溶液浸泡20-40分钟；
5)从基底上揭下交联固化的聚四氟乙烯薄膜； 所述的质量份为=PTFE乳液15-40份、纯水40-54份、醋酸锌8 -12份、氯化钠或氯化钾16-20份；所述的质量份为=PTFE乳液40份、纯水40份、醋酸锌10份、NaCl 10份；
所述的质量份为=PTFE乳液17份、纯水49份、醋酸锌17份、NaCl 17份；
所述的质量份为=PTFE乳液18份、纯水54份、醋酸锌8份、NaCl 1份；
所述的质量份为=PTFE乳液15份、纯水45份、醋酸锌25份、KCl 15份；
步骤I)中搅拌前先用纯水溶解醋酸锌、氯化钠或氯化钾；
步骤3所述的煅烧为30分钟；
步骤4)所述的浸泡为30分钟；
步骤4)所述的醋酸溶液为lmol/L。
[0008]一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的再修复方法，上述一种超疏水聚四氟乙烯薄膜疏水性降低时，用0.5-1.5mol/L醋酸溶液洗涤1_40分钟；
所述的洗涤时间为30分钟。
[0009]本发明利用相分离原理，在PTFE乳液中添加醋酸锌Zn (CH3COO) 2 [Zn (Ac) 2)]、氯盐，获得具有微米和纳米结构的聚四氟乙烯，通过醋酸腐蚀，得到微米-纳米结构的多孔聚四氟乙烯薄膜，克服了构造聚合物微米-纳米复合结构的技术难题，具有方法简单，易于规模化生产、超疏水表面耐磨性好，且能再修复和反复使用等优点。
[0010]本发明所述的基底，满足以下条件:(I)不粘接聚四氟乙烯；(2)可以承受400摄氏度的高温且不变形，不大量出气(污染聚四氟乙烯)和锈蚀。如玻璃、陶瓷、部分金属(铝、钦、铜等)。
[0011]本发明提供了一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，它是将PTFE乳液15-40份、超纯水40-54份、醋酸锌8 -25份、氯化钠或氯化钾1-20份，搅拌均匀，在基底上采用浸涂法制膜，干燥后，360-380°C煅烧20-40分钟，lmol/L醋酸溶液浸泡30分钟，得到的，接触角150.5-155.6°，滚动角小于30°。一种超疏水聚四氟乙烯薄膜疏水性降低时，用0.5-1.5mol/L醋酸溶液洗涤20-40分钟，即可修复。本发明生产方法简单，易于规模化生产、超疏水表面具有高耐磨性和高耐候性，且能再修复和反复使用等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为生产本发明超疏水聚四氟乙烯薄膜的流程图；
图2为本发明超疏水聚四氟乙烯薄膜扫描电镜照片(低倍数)；
图3为本发明超疏水聚四氟乙烯薄膜扫描电镜照片照片(5万倍，显示了纳米多孔的表面和结构)。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的制备方法包括如下步骤，所述的配方比例按重量份计:
(I)超疏水薄膜的制膜液制备:称取40份PTFE乳液、40份超纯水、10份Zn (Ac)2UO份NaCl在常温下混合搅拌I个小时后，得到均相溶液。
[0014](2)将制膜液采用浸涂法涂在载玻片上，在烘箱中100°C干燥20分钟，再放入马弗炉370°C煅烧30分钟；最后，将所制得的薄膜在lmol/L的醋酸溶液中浸泡30分钟，即得产品一聚超疏水聚四氟乙烯薄膜。测得超疏水聚四氟乙烯薄膜的接触角为150.5°，滚动角大于20°小于30度。
[0015]实施例2
一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤，所述的配方比例按重量份计:
(I)超疏水薄膜的制膜液制备:称取17份PTFE乳液、49份超纯水、17份Zn (Ac) 2、17份NaCl在常温下混合搅拌I个小时后，得到均相溶液。
[0016](2)将制膜液采用浸涂法涂在载玻片上，在烘箱中80°C干燥30分钟，再放入马弗炉380°C煅烧30分钟。最后，将所制得的薄膜在lmol/L的醋酸溶液中浸泡30分钟，即得产品-聚超疏水聚四氟乙烯薄膜。
[0017]测得超疏水聚四氟乙烯薄膜的接触角为155.6°，滚动角为4°。
[0018]实施例3
一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤，所述的配方比例按重量份计:
(O超疏水薄膜的制膜液制备:称取18份PTFE乳液、54份超纯水、8份Zn(Ac)2U份KCl在常温下混合搅拌0.5个小时后，得到均相溶液。
[0019](2)将制膜液采用浸涂法涂在载玻片上，在烘箱中80°C干燥20分钟，再放入马弗炉360°C煅烧30分钟；最后，将所制得的薄膜在lmol/L的醋酸溶液中浸泡30分钟，即得产品-聚超疏水聚四氟乙烯薄膜。
[0020]测得超疏水聚四氟乙烯薄膜的接触角为153.9°，滚动角大于20°小于30度。
[0021]实施例4
一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤，所述的配方比例按重量份计:
(I)超疏水薄膜的制膜液制备:称取15份PTFE乳液、45份超纯水、25份Zn (Ac) 2、15份NaCl在常温下混合搅拌I个小时后，得到均相溶液。(2)将制膜液采用浸涂法涂在载玻片上，在烘箱中100°C干燥30分钟，再放入马弗炉370°C煅烧30分钟；最后，将所制得的薄膜在lmol/L的醋酸溶液中浸泡30分钟，即得产品-聚超疏水聚四氟乙烯薄膜。
[0022]测得超疏水聚四氟乙烯薄膜的接触角为151.2°，滚动角为11.3°。
[0023]实施例5
一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的再修复方法，实施例1-4制备的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜疏水性降低时，用0.5-1.5mol/L醋酸溶液洗涤1_40分钟；所述的洗涤时间为30分钟。可恢复超疏水性。
【权利要求】
1.一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，它是由下述方法制成，该方法包括: 1)超疏水薄膜的制膜液:取质量份为:PTFE乳液15-40份、纯水40-54份、醋酸锌8-25份、氯化钠或氯化钾1-20份，搅拌均匀； 2)将制膜液浸涂在基底上，温度不超过10(TC干燥； 3)360-380°C煅烧 20-40 分钟； 4)0.5-1.5mol/L醋酸溶液浸泡20-40分钟； 5)从基底上揭下交联固化的聚四氟乙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述的质量份为:PTFE乳液15-40份、纯水40-54份、醋酸锌8 -12份、氯化钠或氯化钾16-20份。
3.根据权利要求2所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述的质量份为:PTFE乳液40份、纯水40份、醋酸锌10份、NaCl 10份。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述的质量份为:PTFE乳液17份、纯水49份、醋酸锌17份、NaCl 17份。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述的质量份为:PTFE乳液18份、纯水54份、醋酸锌8份、NaCl 1份。
6.根据权利要求1所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述的质量份为:PTFE乳液15份、纯水45份、醋酸锌25份、KCl 15份。
7.根据权利要求1或2所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:步骤I)中搅拌前先用纯水溶解醋酸锌、氯化钠或氯化钾。
8.根据权利要求7所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:步骤3所述的煅烧为30分钟；步骤4)所述的浸泡为30分钟；步骤4)所述的醋酸溶液为lmol/L。
9.权利要求1所述的一种超疏水聚四氟乙烯薄膜的再修复方法，所述的超疏水聚四氟乙烯薄膜疏水性降低时，用0.5-1.5mol/L醋酸溶液洗涤1_40分钟。
10.如权利要求9所述的再修复方法，其特征在于:洗涤时间为30分钟。
【文档编号】C08K5/098GK104072792SQ201410315176
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】杨得全, 张瑶瑶, 杨龙来, 葛权 申请人:无锡市顺业科技有限公司