一种与聚烯烃有良好结合力的超疏水涂层的制备方法与流程

本发明涉及一种与聚烯烃有良好结合力的超疏水涂层的制备方法。
背景技术：
：超疏水表面是指具有极难被水沾湿的表面，水在其表面的接触角超过150°。超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等性质。制备超疏水表面的基本原理是模仿荷叶的结构，在材料表面构建出微米级凹凸结构上还有纳米级凹凸结构的多层次微纳结构。构建微纳结构的方法即制备超疏水表面的方法有溶胶-凝胶法、刻蚀法、异相成核法，模板法、电化学法、自组装法、相分离法等。这些方法一般需要特殊的加工设备或复杂的工艺流程，难以产业化，大大制约了超疏水表面的实际应用。聚烯烃材料是一类在日常生活和生产中广泛使用的材料，如聚乙烯瓶广泛用于洗涤用品、含聚乙烯涂层纸盒用于牛奶、聚丙烯的容器广泛用于乳胶漆和各种水溶液的包装。由于聚烯烃表面对容器中的这些液体物质仍然具有一定的粘附性，当将这些液体倒出时，会出现难以完全倒干净的情况。如果能将这些聚烯烃材料的表面改性成表面张力更低的超疏水表面，将有助于液体完全流出，避免原料浪费也可使塑料包装瓶或桶二次使用。这样可以实现不浪费，多次循环往复使用，符合绿色环保的理念。中国专利CN102675728A公开了一种构筑具有超疏水聚丙烯/二氧化钛复合薄膜及其制备方法，该方式实现了无需任何低表面能修饰该薄膜表面具有超疏水性能。但该方法制备所得涂料制备过程中对温度，pH值等条件要求严苛，且使用工艺复杂所以无法实现大规模工业生产。采用含氟聚硅氧烷偶联剂对材料表面进行修饰，是制备超疏水表面的一种常用化学反应原理。但由于硅氧烷与聚烯烃不易产生化学键结合，因此单纯采用含氟硅氧烷对聚烯烃表面进行改性所得到的超疏水涂层的附着力不够好，涂层的耐刮擦性和疏水持久性不够好。钛酸酯偶联剂一类可以与聚烯烃产生良好结合的助剂，但尚未见将其用于聚烯烃超疏水涂层的报道。针对以上问题，本发明采用含氟硅氧烷和钛酸酯偶联剂混合处理微米级和纳米级二氧化钛，采用喷涂的方法在聚烯烃表面制备了一种超疏水涂层。本发明提供的新方法简单高效，便于操作，同时涂层耐刮擦，持久性强。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种与聚烯烃有良好结合力的超疏水涂层的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种与聚烯烃有良好结合力的超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)按质量组份计，在烧杯中加入二甲基甲酰胺100份、十三氟辛基三甲氧基硅烷0.5～1.5份、纳米级二氧化钛6～10份、微米级二氧化钛2～6份、钛酸酯偶联剂0.2～0.8份，搅拌均匀，超声分散半小时，80～100℃加热搅拌一小时，得到超疏水涂料；(2)将超疏水涂料用喷枪喷涂在聚烯烃板材上，20～50℃干燥5～12小时，得到超疏水涂层。进一步地，纳米级二氧化钛的粒径为10～50纳米，微米级二氧化钛的粒径为0.2～0.4微米。进一步地，钛酸酯偶联剂为异丙基三异酞酰钛酸酯、异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯。进一步地，聚烯烃板材的材质为聚丙烯、聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物。本发明的有益效果是：通过钛酸酯偶联剂和含氟硅烷偶联剂的混合使用对微米二氧化钛和纳米二氧化钛进行处理，通过喷涂的方法得到与聚烯烃表面有良好结合力和耐刮擦的超疏水涂料。附图说明下面结合附图对本发明进一步说明。图1是实施例1得到的超疏水聚烯烃涂层表面的水接触角照片；图2是实施例2得到的超疏水聚烯烃涂层表面的水接触角照片；图3是实施例3得到的超疏水聚烯烃涂层表面的水接触角照片。具体实施方式现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。实施例1(1)按质量组份计，在烧杯中加入二甲基甲酰胺100份，十三氟辛基三甲氧基硅烷0.5份，纳米级二氧化钛6份，微米级二氧化钛2份，异丙基三异酞酰钛酸酯0.2份，搅拌均匀后，超声分散半个小时，再在80℃加热搅拌一个小时，得到超疏水涂料。(2)将超疏水涂料用喷枪喷涂在聚丙烯板材上，在20℃下干燥12小时，得到超疏水涂层。对比例1按照实施例1同样的操作过程，但是不加入异丙基三异酞酰钛酸酯，得到涂层为对比例1。实施例2(1)按质量组份计，在烧杯中加入二甲基甲酰胺100份，十三氟辛基三甲氧基硅烷1份，纳米级二氧化钛8份，微米级二氧化钛4份，异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯0.5份，搅拌均匀后，超声分散半个小时，再在90℃加热搅拌一个小时，得到超疏水涂料。(2)将超疏水涂料用喷枪喷涂在聚乙烯板材上，在35℃下干燥8小时，得到超疏水涂层。对比例2按照实施例2同样的操作过程，但是不加入异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯，得到涂层为对比例2。实施例3(1)按质量组份计，在烧杯中加入二甲基甲酰胺100份，十三氟辛基三甲氧基硅烷1.5份，纳米级二氧化钛10份，微米级二氧化钛6份，异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯0.8份，搅拌均匀后，超声分散半个小时，再在100℃加热搅拌一个小时，得到超疏水涂料。(2)将超疏水涂料用喷枪喷涂在乙烯和辛烯共聚物(POE)片材上，在50℃下干燥5小时，得到超疏水涂层。对比例3按照实施例3同样的操作过程，但是不加入异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，得到涂层为对比例3。采用接触角测定仪测定样板的水接触角。剪裁与样板上涂层宽度相同的80号砂纸，在砂纸上放置200克砝码一个，将砂纸在漆膜上往返拉动10次后，用洗耳球将漆膜表面脱落物吹干净，再次测定接触角。采用接触角测定仪测定实施例1-3，对比例1-3样板的水接触角，测试结果见下表。表与聚烯烃有良好结合力的超疏水涂层的材料的相关测试结果对比例与实施例接触角用砝码负重摩擦后的接触角实施例1156°151°对比例1144°140°实施例2>150°且自由滑落156°对比例2132°124°实施例3153°152°对比例3142°134°通过接触角的测量数据对比发现加入钛酸酯偶联剂的聚烯烃表面的水接触角更大，说明其超疏水性能更好。而通过砂纸负重摩擦试验数据对比发现，加入钛酸酯偶联剂后的超疏水漆膜经过摩擦试验后，水接触角下降程度很低，仍高于150°，保持了超疏水性能，说明其与聚烯烃表面结合力更好。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。当前第1页1 2 3