[發(fā)明專利]疏水表面及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110984315.4
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN115725113A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王崧合;覃桂芳;李根;柳翼;李一敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化寧波新材料研究院有限公司
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/42;C08J5/18;C08L23/12
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉亭亭

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏水表面及其制備方法和應(yīng)用。疏水表面為具有微納米結(jié)構(gòu)的聚烯烴表面，所述微納米結(jié)構(gòu)上接枝有親油性側(cè)基，且所述微納米結(jié)構(gòu)以毛刺和/或孔洞的形式存在；其中，所述親油性側(cè)基的表面接枝率為20?60wt％。本發(fā)明提供的疏水表面，通過對聚烯烴表面進(jìn)行改性，在保證疏水表面的力學(xué)性能不受影響的前提下，有效提高疏水表面的疏水性且性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏水表面及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

表面潤濕是固體表面的重要特征之一，也是最為常見的一類界面現(xiàn)象。潤濕性可以用表面上水的接觸角來衡量，通常將接觸角＜90°時(shí)的固體表面稱親水表面，＞90°稱疏水表面。研究表明，這種特殊潤濕性主要是由表面化學(xué)組成和表面微觀結(jié)構(gòu)共同造成的，其中表面微觀結(jié)構(gòu)對疏水性能的提升尤為重要。疏水表面在自清潔、防油污、油水分離、水環(huán)境油滴操縱等方面具有重要應(yīng)用前景。因此，開展功能表面水下疏油/超疏油方向的研究顯得尤為重要。

CN102277741A公開一種超疏水織物或無紡布及其制備方法，該方法包括：將含C-H鍵的織物，與含氟單體的醇類溶液混合，在無氧條件下進(jìn)行輻照介質(zhì)反應(yīng)，得到超疏水織物，其中，所述超疏水織物中所述含氟單體的接枝率為12％以上。

CN107857893A公開了一種制備超疏水吸油材料的方法，該方法通過自組裝制備低密度的細(xì)菌纖維素氣凝膠，然后氣凝膠將與以具有甲基的硅氧烷為前驅(qū)體制備的氧化硅凝膠復(fù)合，制備具有多級孔結(jié)構(gòu)的超疏水吸油材料。

CN112759729A公開了一種有色超疏水聚乙烯材料及其制備方法，該方法以單末端羥基聚乙烯為原料，與小分子鏈轉(zhuǎn)移劑反應(yīng)后得到聚乙烯大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，聚乙烯大分子鏈轉(zhuǎn)移劑相繼引發(fā)硅烷偶聯(lián)劑和著色劑發(fā)生自由基聚合得到有色超疏水聚乙烯材料。

上述方法均存在制備過程復(fù)雜、處理周期較長，需要特定的設(shè)備、工藝苛刻的條件或昂貴的低表面能物質(zhì)，能耗高且不能大面積生產(chǎn)等缺點(diǎn)。因此，亟需一種新的疏水表面及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)疏水表面的制備存在制備過程復(fù)雜、處理周期長、需要特定的設(shè)備、工藝條件苛刻、能耗高等問題，提供一種疏水表面及其制備方法和應(yīng)用，該疏水表面具有疏水性甚至超疏水性且持久穩(wěn)定；同時(shí)，該方法簡單，易操作，成本低易于工業(yè)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種疏水表面，所述疏水表面為具有微納米結(jié)構(gòu)的聚烯烴表面，所述微納米結(jié)構(gòu)上接枝有親油性側(cè)基，且所述微納米結(jié)構(gòu)以毛刺和/或孔洞的形式存在；

其中，所述親油性側(cè)基的表面接枝率為20-60wt％。

本發(fā)明第二方面提供一種疏水表面的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將聚烯烴表面接觸刻蝕劑并進(jìn)行第一干燥，以在所述聚烯烴表面形成具有微納米結(jié)構(gòu)的毛刺和/或孔洞，得到改性聚烯烴表面；

(2)將所述改性聚烯烴表面、親油性側(cè)基的單體和無機(jī)微波吸收介質(zhì)進(jìn)行混合，并將得到的混合物進(jìn)行微波輻照，以在所述改性聚烯烴表面的微納米結(jié)構(gòu)上接枝親油性側(cè)基，得到疏水表面；

其中，所述親油性側(cè)基的表面接枝率為20-60wt％。

本發(fā)明第三方面提供一種第一方面提供的疏水表面或者第二方面提供的方法制得的疏水表面在在防污、防腐、自清潔、防附著、減阻、微流體控制中的應(yīng)用。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明提供的疏水表面，通過在聚烯烴表面形成具有微納米結(jié)構(gòu)的毛刺和/或孔洞，以及在微納米結(jié)構(gòu)上接枝有親油性側(cè)基，通過對聚烯烴表面進(jìn)行改性，在保證疏水表面的力學(xué)性能不受影響的前提下，有效提高疏水表面的疏水性且性能穩(wěn)定；