[發明專利]一種異丁烯基聚合物功能高分子材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811517529.5
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN111303345B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 吳一弦;杜杰;王楠
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08F259/04
• 分類號: C08F259/04;C08F210/10;C08J5/18;C08L51/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明涉及高分子材料領域，具體公開了一種異丁烯基聚合物功能高分子材料及其制備方法和應用。所述異丁烯基聚合物功能高分子材料由極性化異丁烯基聚合物成型得到且其表面的水接觸角大于130°，抑菌圈的直徑為5.6?24.8mm且抑菌率為1.02?4.50；所述極性化異丁烯基聚合物為連接有多個聚氯乙烯極性鏈段的異丁烯基聚合物，且以所述極性化異丁烯基聚合物的總質量為基準，所述極性化異丁烯基聚合物中異丁烯基聚合物鏈段的總含量為30?65wt％。本發明提供的異丁烯基聚合物功能高分子材料具有獨特的微觀相分離結構及表面獨特的微納結構，從而能夠實現無需引入功能基團或納米顆粒便能夠賦予材料兼具有優異的疏水性能和抗菌性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，更具體地，涉及一種異丁烯基聚合物功能高分子材料及其制備方法和應用。

背景技術

與常規聚合物相比，功能高分子具有明顯不同的物理或化學性能，如吸附性能、反應性能、抗菌性能、超疏水性能等(參見：何天白、胡漢杰，《功能高分子與新技術》(第一版)，化學工業出版社，2001)。功能高分子材料之所以能在應用中表現出獨特性能，主要與聚合物結構、微觀形態及表面構造有關。在高分子表面構筑納米結構，可使得高分子材料表面與液滴之間形成空氣層，有效阻止被水浸潤，表現出獨特的超疏水性，表面水接觸角大于150°(參見：崔曉松、姚希、劉海華、方國平、江雷，超疏水表面微納結構設計與制備及潤濕行為調控，中國材料進展，2009，29(12)：41-52)。傳統抗菌材料主要通過金屬銀離子或氧化物、季銨鹽類和鹵胺類基團在一定條件下達到殺菌或者抑菌效果(參見：莫尊理、胡惹惹、王雅雯，抗菌材料及其抗菌機理，材料導報，2014，28(1)：50-52)。

超疏水材料在自清潔、防污及防水材料制備方面有重要的應用，在微流管道高效輸運、衛星天線防塵、電纜防冰、潛艇表面降阻及日常生活等方面有應用前景(參見：KesongLiu，Moyuan Cao，Akira Fujishima，and Lei Jiang，Bio-inspired titanium dioxidematerials with special wettability and their applications，Chemical Reviews，2014，114(19)：10044)。超疏水表面的制備方法一般工藝復雜，費用高昂，同時其超疏水性與其他材料性能很難同時兼有，僅能通過兩步法在已形成的超疏水表面涂覆其他涂層或進行其他化學改性修飾，方可賦予超疏水材料其他的性能，存在著實驗步驟繁瑣、成本昂貴、性能不穩定等問題(參見：劉云鴻、李光吉、陳超、彭新艷、王立瑩、陳志鋒，超疏水PET織物的制備及其抗菌性能，化工學報，2014,65(4):1517-1525)。通過在具有超疏水性能的功能材料表面涂覆含有抗菌性能的涂層，或通過在其表面負載銀納米粒子的方法，可得到新型的兼具優異疏水性能和抗菌性能的雙重功能材料(參見：楊福生，玻璃表面原位自組裝超疏水膜層的制備及抗菌性能，蘭州工業學院學報，2017，24(1)：84-90)。

聚異丁烯(PIB)及其共聚物是由異丁烯經陽(正)離子聚合制得的聚合物，具有優異的氣密性、水密性、耐老化性、電絕緣性、耐熱性、耐寒性和介電性能等特性，按照分子量的不同，聚異丁烯可以用作潤滑油添加劑、粘合材料、密封材料、汽油清凈劑、塑料抗沖改性材料等，但其本身并不具有超疏水性及抑菌或抗菌性能。異丁烯能與可陽離子聚合單體(如共軛二烯烴或乙烯基芳烴)進行共聚反應，如異丁烯與少量異戊二烯共聚制備丁基橡膠，異丁烯與少量對甲基苯乙烯共聚制備異丁烯基特種彈性體。聚氯乙烯(PVC)樹脂是目前五大通用合成樹脂之一，其突出優點是極性、難燃性、耐磨性及抗化學腐蝕性，其綜合機械性能、制品透明性、電絕緣性、隔熱、消聲及消震性也良好，但其本身也不具有超疏水性及抑菌或抗菌性能。雖然非極性PIB與極性PVC這兩類材料各自均具有優異性能，但是二者共混相容性差，難以均勻混合，當PIB用量超過20％時，共混物性能大大降低(參見：范世霞、張芬玉、裘令偉、張慶余，聚氯乙烯-低分子量聚異丁烯共混物的阻尼性質，應用化學，1990，7(3)，51-53)。通過接枝共聚合的化學方法，可將PIB與PVC有機地結合在一起，制備出接枝共聚物，有效地解決二者共混相容性差的問題(參見專利申請2017109011363中公開的內容)。