[发明专利]互穿聚合物网络

说明书

本发明涉及一种包含互穿网络的膜、它的用途以及其制备方法。所产生的膜显示出良好的耐久性、耐化学性以及透明度。所述膜是由作为于有机溶剂中的胶体悬浮液形成的互穿网络和颗粒状固体产生的。

技术领域

本发明涉及互穿聚合物网络和由其制备的膜。

背景技术

天然的自洁表面，如荷叶依赖于自发形成滚动的水滴，所述水滴悬浮和捕集污染物，从而使得它们能够容易去除。经由表面纹理化和产生卡西-巴克斯特(Cassie-Baxter)润湿状态的化学方法的组合达到了所需的极端不润湿效果。该超疏水状态的耐久性是通过有机组织的粘结性和自修复特性来确保的。已经制成了模拟并且超越天然自洁的合成超疏水纹理，然而，这样的结构的结构稳定性常常不足以用于实际应用。已经表现出工业标准磨损恢复力的少数稳固结构仍高度依赖于基材类型或受到光学透明度的限制。自修复超疏水材料反而常常需要经由外部刺激进行再生并且通常是基于更费力的多步骤工艺。此外，很少有表面已经在磨损期间表现出稳定的滚动角(SA)和接触角滞后(CAH)，这两者都是实现原始荷叶效应(SA10°)和高效自洁的基础。在已知的超疏水材料中，氟官能化的纳米结构化的二氧化硅代表了最主要利用的一类材料，但是受到它的不佳的机械耐久性的阻碍。这些长期挑战限制了现有超疏水涂层的有用性，并且耐久的超疏水性仍然是一个被积极研究的领域。

将弹塑性化合物并入达到完美的卡西-巴克斯特润湿状态所需的复杂分层纹理中有可能增强它们的稳固性和长期使用。提供高光学透明度的可弹性和塑性变形的分层结构和材料对于设计和合成来说具有挑战性。

互穿聚合物网络(IPN)代表了一类极其坚韧的聚合物，这是因为聚合物链进行原子水平交织，从而形成韧化的聚合物网而不需要链之间的共价键合。然而，它们的合成对完全胶凝敏感，并且需要小心控制网之间的缠结。双组分IPN通常由整合在更主要的连续相内的分散相制成并且利用这两种交联成分的益处。具体来说，聚氨基甲酸酯-丙烯酸(PU-PMMA)体系已经吸引了很多的关注，这是因为这两种单独成分表现出对比鲜明的软橡胶状和刚性特性。然而，缺乏使用IPN将大规模表面共纹理化的方法。

发明内容

在本发明的第一个方面，提供了用于制备包含互穿聚合物网络的涂层的方法，所述方法包括将胶体悬浮液施涂到表面上以产生被涂覆的表面，其中所述胶体悬浮液包含悬浮在有机溶剂中的胶体颗粒，其中所述胶体颗粒包含互穿聚合物网络，并且其中所述互穿聚合物网络包含聚氨基甲酸酯和聚丙烯酸酯；以及将颗粒状固体施涂到被涂覆的表面上，其中所述颗粒状固体的基本上整个表面被官能化而具有疏水性以形成涂层。

以下选择方案可以单独地或以任何合适的组合形式结合第一个方面一起使用。

所述方法可以包括将胶体悬浮液施涂到表面上以在所述表面上形成膜。所述施涂可以包括将所述悬浮液喷涂到所述表面上。它可以包括浸涂、旋涂、滴液流延或静电纺丝。所述悬浮液的粘度可以小于1000cP。所述胶体悬浮液可以具有约5％至约25％的固体含量。