一种聚丙烯酸酯超疏水涂层的制备方法与流程

本发明属于高分子涂层材料技术领域，涉及一种聚丙烯酸酯超疏水涂层的制备方法。

背景技术：

超疏水涂层因其特殊的表面非润湿性而受到人们的广泛关注，在自清洁、防腐蚀、防覆冰及减阻等领域都有着良好的应用前景。

大量研究表明固体表面的润湿性由其化学组成和微观几何结构共同决定。

近年来，发展了大量制备超疏水表面的技术，如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法、等离子体法、化学蚀刻法、静电纺纱法等。然而，这些方法需要特殊的加工设备如等离子加工设备或复杂的工艺过程，而且制备过程中使用了大量有机挥发性溶剂，因此难以工业化生产。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种聚丙烯酸酯超疏水涂层的制备方法，该涂层耐热、自清洁性能优异，而且制备方法无需使用有机溶剂、固体颗粒填料，制备工艺简单，可适用于多种不同的基底和大规模生产。

技术方案：本发明提供了一种聚丙烯酸酯超疏水涂层的制备方法，室温下，将质量比为1：0.01~0.05：0.02~0.05的不含氟丙烯酸酯类单体、含氟丙烯酸酯类单体和自由基光引发剂搅拌混匀后喷涂在基底表面，置于紫外灯下照射预设时间，得到所述聚丙烯酸酯超疏水涂层。

优选地，所述不含氟丙烯酸酯类单体以下任意一种：1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯。

优选地，所述含氟丙烯酸酯类单体为以下任意一种：1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯、1h,1h,2h,2h-全氟癸基丙烯酸酯、2-全氟癸基丙烯酸乙酯、2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟丁基)乙基甲基丙烯酸酯。

优选地，所述自由基光引发剂为以下任意一种：2-羟基-2-甲基苯基丙酮（1173）、苯甲酰甲酸甲酯（mbf）、安息香双甲醚（bdk）、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦（tpo）、1-羟基-环已基-苯基甲酮（184）。

优选地，所述紫外灯的波长为250~400nm。优选波长为254nm或365nm。

优选地，所述紫外灯的功率为5~40mw/cm²。优选10mw/cm²、15mw/cm²、20mw/cm²和30mw/cm²。

优选地，所述预设时间为5~60min。优选10min、20min、30min和40min。

优选地，所述基底为玻璃、硅片、马口铁、铝合金、聚碳酸酯、滤纸或织布。

有益效果：本发明中将不含氟丙烯酸树脂、含氟丙烯酸树脂与自由基光引发剂搅拌混合均匀后，喷涂在基底上，得到丙烯酸树脂液态涂层；然后光照光解自由基引发剂产生自由基，引发丙烯酸树脂中的碳碳双键自由基聚合，形成高分子链后相分离得到微米级颗粒，从而形成微纳尺度的粗糙结构；而含氟丙烯酸树脂在共聚合过程中，由于含氟碳链的表面能较烷基碳链更低，类似于表面活性剂，会迁移到聚丙烯酸酯颗粒表面，使得粗糙结构表面的自由能极地，最终获得聚丙烯酸酯超疏水涂层。

本发明所提供的制备方法与现有技术相比，仅通过丙烯酸树脂本体光引发聚合，聚合过程中因为形成的聚丙烯酸酯的相分离作用，生成了微米级聚丙烯酸酯颗粒，从而产生了涂层的粗糙表面；同时结合含氟丙烯酸树脂中含氟碳链的低表面能，聚合过程中迁移到聚丙烯酸酯颗粒表面，使得涂层表面具有很好的本征疏水性能，最终获得了聚丙烯酸酯超疏水涂层，无需添加纳米颗粒构建粗糙结构，无需额外使用低表面能物质修饰，无需使用溶剂，制备过程简单高效、节能环保。

而且由于添加的含氟丙烯酸树脂含有可聚合的碳碳双键，可以与丙烯酸酯发生自由基共聚合，从而在聚丙烯酸酯颗粒表面固定住含氟碳链，使得涂层的超疏水性能具有很好的耐热性能，沸水浸泡4小时，涂层的超疏水性能未有明显下降。

附图说明

图1为实施例1中涂层表面的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施例1：

将1ml1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、0.02ml1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯和0.05ml1-羟基-环已基-苯基甲酮搅拌混合均匀，喷涂在聚碳酸酯基底上，在254nm的紫外灯下照射30min，紫外灯功率为30mw/cm²，得到聚丙烯酸酯超疏水涂层，该聚丙烯酸酯超疏水涂层表面的扫描电镜图见图1，该聚丙烯酸酯超疏水涂层的水接触角测试结果见表1。

实施例2：

将1ml1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯、0.05ml2-全氟癸基丙烯酸乙酯和0.04ml(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦搅拌混合均匀，喷涂在聚碳酸酯基底上，在365nm的紫外灯下照射20min，紫外灯功率为10mw/cm²，得到聚丙烯酸酯超疏水涂层，结果见表1。

实施例3：

将1ml1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、0.04ml2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯和0.02ml2-羟基-2-甲基苯基丙酮搅拌混合均匀，喷涂在聚碳酸酯基底上，在254nm的紫外灯下照射30min，紫外灯功率为20mw/cm²，得到聚丙烯酸酯超疏水涂层，结果见表1。

对比例：将1ml1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、0.02ml1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯和0.04g的偶氮二异丁腈搅拌混合均匀，喷涂在聚碳酸酯基底上，在80°c烘箱中放置1h，得到聚丙烯酸酯涂层，结果见表1。

注：接触角测试采用德国krüss公司产dsa25型全自动视频接触角测量仪，取平行测试三次的平均值。

表1聚丙烯酸酯超疏水涂层水接触角测试结果

表1可见，通过光引发聚合，不管丙烯酸酯单体中的碳链长度如何，都可以得到超疏水涂层，而用传统的热引发聚合，即使碳链最长涂层也得不到超疏水性能。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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