[發明專利]防水膜層及其制備方法和產品

有效

• 申請號: 202010419177.0
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111690306B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 宗堅;康必顯
• 申請（專利權）人: 江蘇菲沃泰納米科技股份有限公司
• 主分類號: C09D133/16
• 分類號: C09D133/16;B05D1/00;B05D5/08
• 代理公司: 寧波理文知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33244
• 代理人: 羅京;鄭盈

防水膜層及其制備方法和產品，所述防水膜層以一種或者是多種具有通式(I)所示的化合物通過等離子體化學氣相沉積方法在一基材表面形成，其中R₁、R₂以及R₃獨立地選自氫、烷基、鹵素、鹵代烷基或者芳基，其中R₁、R₂以及R₃中的至少一個是鹵素，其中R₄是基團X?R₅，R₅是烷基或者是鹵代烷基基團，而X是一個鍵；或者X是基團?C(O)O(CH₂)_nY?，其中n是0～10的整數，而Y是一個鍵或者是氨磺?；鶊F；或者是X是基團?O?C(O)?(CH₂)_iZ?，其中i是1～10的整數，而Z是一個鍵或者是氨磺?；鶊F；或者X是基團?(CH₂)_xU?，其中x是1～10的整數，而U是一個鍵或者是氨磺?；鶊F；或者X是基團?(O)_pR₆(O)_q(CH₂)_t?，其中R₆是任選地有鹵素取代的芳基。

技術領域

本發明涉及表面改性的膜層，尤其是涉及到用等離子體增強化學氣相沉積方法形成的防水膜層及其制備方法和產品。

背景技術

通過在基材表面形成膜層來實現對于基材表面改性是一種常用的技術，比如說，通過膜層來提高基材表面的導電性能、防油或者是防水性能等。

等離子體化學氣相沉積(plasma chemical vapor deposition,PCVD)技術已經相當普遍地被應用于將聚合物膜層沉積到基材的表面，其是利用等離子激活反應氣體，促進反應氣體在基材表面或者是近表面空間進行化學反應，生成固態膜層的技術。

氟碳材料中的氟原子的低極化率和強電負性賦予了氟碳聚合物許多獨特的性能，比如說高疏水疏油性，耐化學試劑腐蝕性，因此氟碳材料被廣泛地應用于建筑涂料、紡織工業、軍工領域的表面改性。

然而令人滿意的防水氟碳化合物的等離子體聚合并不是那么容易實現的，在專利CN1190545中報道了通過等離子體化學氣相沉積技術制備的一類不飽和氟碳化合物，這一系列化合物中的全氟烷基碳原子的數目可以是6～12個。結合其他研究可知，氟碳化合物的疏水性和其全氟碳鏈的長度密切相關。目前被廣泛應用的防水氟碳化合物是化合物中的全氟烷基碳原子數達到8以上的氟碳材料。原因之一在于當氟碳化合物中的全氟烷基碳原子數量在8以下，比如說6時，防水性能就會明顯下降，難以滿足實際應用的需求。專利文件CN102471405B中也揭露了氟碳聚合物中的單體全氟烷基碳數為6以下時，疏水性和疏油性能顯著降低。一般認為這是由于碳數6以下的全氟烷基無法形成如碳數為8以上時的結晶結構而造成的。

而基于對于專利CN1190545揭露的這類不飽和氟碳化合物的研究發現，當氟碳化合物碳原子數目為6時，其防水性能就明顯下降，并且防水性能并不穩定。

另一方面，長碳鏈全氟烷基的大量使用往往產生類似于PFOA、PFOS等對環境有害且難降解的有機物。2003年起，USEPA提出PFOA及其鹽類的暴露會導致人體健康的發展和其他方面產生不利影響，歐洲在美國的影響下，根據歐盟2004/1935/EC指令下的一般安全標準(與食品接觸的材料和物質的決議)，PFOA也被禁止使用；2017年6月14日，歐盟在其官方公報上發布(EU)2017/1000，新增REACH法規附件XVII第68項關于全氟辛酸(PFOA)的限制條款，正式將PFOA及其鹽類和相關物質納入REACH法規限制清單。早在2002年12月，OECD召開的第34次化學品委員會聯合會議上將PFOS定義為持久存在于環境、具有生物儲蓄性并對人類有害的物質。這些規定對獲得良好納米防護涂層產生了技術上的挑戰。

因此，需要開發新的，能夠通過等離子體化學氣相沉積技術在基材表面形成膜層的氟碳材料，尤其是，在全氟烷基碳原子數不大于8時還可以保持穩定防水性能的氟碳材料。