[发明专利]一种水分散性紫外光交联型含氟聚合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属于超双疏材料领域，具体涉及一种水分散性紫外光交联型含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用。 

背景技术

表面润湿行为最主要的表征参数是接触角，如果表面对水的静态接触角小于10°，称之为超亲水表面，如果表面有大于150°的接触角，称之为超疏水表面。如果表面对油有大于150°的接触角，可认为是超疏油表面。如果表面既具有超疏水性，又有超疏油性能，则称之为超双疏表面。 

超双疏表面由于其独特的疏水疏油性能，已经应用于很多方面。比如：超双疏表面拥有自清洁功能可用于太阳能电板或者一些需要保持清洁的镜面（诸如燃气灶具的表面）。再者金属表面形成超双疏表面也可极大地改善金属表面的抗腐蚀性能。另外如果在电线或者高压电网上构筑超双疏表面，可避免电线在冰暴或者雪暴天气时形成冰冻层，从而引起短路导致大范围断电工厂停产，甚至导致铁路等交通运输线路的中断。 

超双疏表面的构筑方法有很多，但最基本的条件是要让表面具有很低的表面张力，因此考虑含氟化合物和含氟聚合物。在材料表面镀上一层含氟化合物薄膜就成为制备氟表面的最为经济有效的方法，这样还可保持材料内部的组成和性质。含氟化合物在基底表面可形成含氟薄层，甚至可通过化学键合方式结合在基底表面，从而赋予表面超双疏特性，但此薄层由于是单分子层而易于受到污染或者损毁。而用含氟聚合物制备超双疏表面，则可提供表面一层较厚的含氟薄层，在实际使用中不易受到溶剂等腐蚀，同时，较难损毁，但目前所用含氟聚合物形成超双疏表面时，聚合物和基底之间很难真正通过化学键合作用粘合在一起，而主要是物理吸附作用，因此，在外场作用下容易失去已形成的超双疏表面。如果能开发出既具有含氟聚合物特征又可和表面进行化学键合聚合物，则可形成真正的粘结，从而使超双疏表面和基底形成一体。 

专利201110131477.X提出了一种含氟双功能微球的制备及其应用于构筑超 双疏表面，但其表面含氟部分为单分子薄层，因此易于受到污染或者损毁。专利201110090620.5提出了一种双疏性含氟可交联嵌段共聚物的制备及其在二氧化硅表面组装后形成含氟纳米微球，并且应用于构筑超双疏表面，这种方法需要工艺复杂的嵌段共聚物的制备，同时需要苛刻组装条件。 

专利201110266897.9提出了一种利用含氟含硅共聚物和二氧化硅进行共混后在含有活性基团的表面进行组装成膜，可赋予表面很好的超双疏性能，这种方法利用较多的含氟含硅共聚物，并且使用时候需要共混组装反应，工艺比较复杂。 

近年来，利用含氟聚合物构筑超双疏表面的文献和专利较多，但是目前文献报道的大部分含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强，从而导致所构筑的超双疏表面存在不牢固，耐摩擦、耐洗涤性不强等缺点。即使有部分文献和专利中采用了可交联型含氟聚合物，如专利：201110266897.9、201110373304.9中都提到采用可水解的有机硅烷作为交联基团，来实现含氟聚合物的交联，然而这一种聚合物只能在一些特定的聚合物表面上实现交联，且交联方式比较苛刻。 

另外，利用含氟聚合物构筑超双疏表面还存在另外一个问题，就是溶剂问题，一般含氟聚合物难以溶解在常规的有机溶剂中，一般需要用到有毒且昂贵的含氟溶剂，这制约了超双疏材料的发展，因此解决含氟聚合物在绿色环保溶剂中的分散问题，也成为超双疏材料的一个重要发展方向。也就是说，目前构筑超双疏表面所采用的含氟聚合物主要是油溶性的，这种油溶性含氟聚合物，需要用到大量的有机溶剂，因此在其应用的过程中存在一定的环保问题。 

当前，已经有科研工作者开始关注上述问题，主要还是集中在如何提高超双疏材料的粘接性问题，从理论上来讲，实现含氟聚合物在基材表面上进行交联的方法主要有两种：（1）催化剂催化，如采用环氧基团、聚氨酯基团及甲氧基硅等活性基团，然后再加入相应的固化剂，实现交联基团与基材表面上的反应；（2）通过外界条件刺激，如通过pH值、温度、湿度、紫外或时间等因素，实现活性基团与基材表面的反应。然后相关方面的文献报道较少，尤其是利用叠氮基团，在紫外光下实现其与基材表面的交联方面的专利很少，而采用亲水性单体实现超疏水超双疏材料在水中构筑超疏水超双疏材料的报道则更少。 

发明内容

为了克服现有的含氟聚合物难以与基底形成真正的化学键合而导致的含氟聚合物与基材表面之间的粘接力不强、未能形成牢固的超双疏表面的缺陷，以 及为了解决现有的油溶性含氟聚合物价格昂贵、污染环境、危害人体健康等问题，本发明的首要目的在于提供一种水分散性紫外光交联型含氟聚合物，该含氟聚合物交联固化的方式简单易行。