[发明专利]一种用氟树脂改性的聚合物膜及其制备方法

说明书

本发明公开用氟树脂改性的聚合物膜，所述表面改性的聚合物膜包括聚合物基底层和附着在其上的过渡层，以及附着在过渡层上的氟树脂层；所述聚合物基底层的材质是具有低表面能的聚合物；所述过渡层是具有极性官能团的聚合物材料。同时，本发明还提供了制备该聚合物膜的方法，采用等离子体活化处理聚合物膜，涂覆具有极性官能团的聚合物溶液，烘干后涂覆氟树脂，再烘干固化，获得表面改性后的聚合物薄膜产品。本发明的改性膜产品采用空气等离子体预处理活化，聚合物薄膜和极性涂层的共同处理，可工业化大面积处理，同时，由于极性过渡层与氟树脂间形成氢键作用，粘接力优异。此外，改性后聚合物薄膜的阻隔性能（尤其水蒸汽阻隔性能）得到提高。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料表面改性的方法，特别涉及一种提高聚合物薄膜与涂层附着力的方法。

背景技术

功能性聚合物薄膜材料种类繁多(如聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜等)，柔韧性好、易加工，在电子器件、食品包装、军事等领域有着广泛的应用。这些功能薄膜通常由多层结构组成，是在聚合物薄膜基底上叠加各种涂层制备得到，涂层的添加可以赋予薄膜表面新的物理和化学性质。例如在聚酯薄膜表面涂覆乳液、聚氨酯可以分别提高薄膜的表面润湿性和表面硬度(CN 102604523 A)。然而多数聚合物薄膜表面能较低，缺少活性基团，无法与各种涂层形成良好的结合力，影响了功能薄膜使用的可靠性和稳定性。目前提高聚合物附着力的方法有等离子体活化接枝法(CN 1165384 C；CN 101661962 B)、辐照接枝改性法(CN101814534 B)、涂料固化法(CN 1151215 C)等。虽然上述方法在一定程度上提高了基底与涂层的附着力，但是他们对于改性聚合物薄膜来说有一定的缺陷，比如，基底高温加热(100～200℃)和辐照都会对聚合物基底产生破坏。另外，以上技术工艺比较复杂，不适合实际生产应用。

有机氟树脂是一种耐化学腐蚀、防水防污、耐老化性能优异的高分子材料，有着广泛应用。其主要品种有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、偏氟乙烯-三氟氯乙烯的共聚物(F2314)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等这类材料作为涂层已用于太阳能电池背板、包装膜防水阻水以及固体表面防污。然而这类涂层比常规涂层具有更小的表面能，与聚合物薄膜的粘结更加困难。聚合物薄膜采用传统的电晕、氧等离子体进行表面处理后，仍然无法与氟树脂涂层形成牢固结合，限制了氟树脂涂层的广泛应用和推广。因此，亟待发展新的方法提高氟树脂涂层与聚合物薄膜基底的结合力。

发明内容

本发明主要目的是解决氟树脂涂层在聚合物薄膜表面附着差的问题，提供一种温和的表面改性方法，改善了聚合物薄膜表面。其基本原理是利用空气等离子体对薄膜进行预处理活化，在聚合物薄膜表面引入含氧基团，提高表面极性，进一步涂覆带有不同极性官能团(-OH、-COOH、-NH₂)的聚合物作为过渡涂层，过渡层与被活化的基底形成良好结合，同时过渡层上的极性基团和氟树脂表面的氟原子间形成氢键结合，从而提高氟树脂涂层在聚合物薄膜表面的附着力。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种表面改性的聚合物膜，包括聚合物基底层和附着在其上的过渡层，以及附着在过渡层上的氟树脂层。

所述聚合物基底层的材质是具有低表面能的聚合物。表面能是由于物质的表面具有表面张力，表面层原子朝向外面的键能没有得到补偿，使得表面质点比体内质点具有额外的势能。所述低表面能是指表面能低于40J/cm²的聚合物材料。优选的，所述低表面能的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚氯代对二甲苯等。