本发明涉及塑料改性的，提供了一种耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片及制备方法。
背景技术：
1、聚碳酸酯是一种综合性能优异的通用工程塑料，其不仅具有良好的力学性能，如拉伸强度、抗冲击性能、抗蠕变性能等，而且具有良好的电绝缘性、尺寸稳定性、耐化学药品性及延展性，另外，聚碳酸酯的耐热性和耐寒性均较高，而且无毒无味、易着色、自阻燃。在工程塑料中，聚碳酸酯的用量仅次于聚酰胺，目前已广泛用于电子电气、汽车制造、建材、机械连接、光学器件等领域。
2、由于聚碳酸酯的疏水性较差，其制品表面容易受到灰尘、指纹等的污染，赋予其表面超疏水性，可大大提高其使用性能。超疏水表面的构建有两个途径：在粗糙表面修饰低表面能物质或在疏水材料表面构建粗糙结构，可见，超疏水表面需具备两个条件，即粗糙结构及低表面能。通常，微米级和纳米级相结合的粗糙结构可构建出疏水性更好的表面。另外，聚碳酸酯的耐磨性不高，摩擦磨损较为明显，这在一定程度限制了聚碳酸酯材料的应用范围。
技术实现思路
1、鉴于上述情况，本发明提出一种耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片及制备方法，以克服上述缺陷。
2、本发明涉及的具体技术方案如下：
3、一种耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将甲基丙烯酸缩水甘油酯溶于甲醇中，加入聚四氟乙烯微粉并搅拌分散，通入氮气除去氧气，密封，采用钴60-γ射线辐照反应，结束反应后过滤，甲醇洗涤，真空干燥，得到改性聚四氟乙烯微粉；
5、（2）将全氟烷基硫醇溶于去离子水中，加入纳米二硫化钼粉末并搅拌分散，超声处理一定时间，过滤，甲醇洗涤，真空干燥，得到改性纳米二硫化钼粉末；
6、（3）将改性聚四氟乙烯微粉、改性纳米二硫化钼粉末分散于甲醇中，喷雾沉积于聚碳酸酯基片表面，真空干燥，得到耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片。
7、本发明采用具有疏水性的聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉末，二者的分散液通过喷雾沉积在聚碳酸酯基片表面形成微纳米粗糙结构，即形成了具有粗糙结构的疏水表面。并且，聚四氟乙烯具有良好的耐磨性，纳米二硫化钼由于其层状结构也可起到抗磨减摩作用，二者共同沉积，可提高聚碳酸酯基片表面的摩擦性能，降低摩擦磨损。
8、但是，由于聚碳酸酯和聚四氟乙烯的界面结合较差，聚四氟乙烯微粉在聚碳酸酯基片表面沉积时不易分散均匀，沉积后也容易在外力作用下脱离，而且，纳米二硫化钼粉末与聚碳酸酯、聚四氟乙烯的界面结合也不好，再加上纳米尺寸效应，其非常容易团聚。由于上述原因，聚四氟乙烯微粉、纳米二硫化钼粉末沉积于聚碳酸酯基片表面存在易团聚和不牢固的缺点，不利于二者发挥降低摩擦磨损的作用。鉴于此，本发明在进行喷雾沉积之前，对聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉末分别进行表面改性。为获得兼具良好耐磨损性能和超疏水性能的聚碳酸酯基片，粉末的表面改性不仅要能够解决上述问题，而且不能造成表面疏水性降低。为达到这样的效果，本发明采用甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚四氟乙烯微粉进行辐照接枝改性，采用全氟烷基硫醇对纳米二硫化钼粉末进行表面改性，其作用在于：
9、首先，通过上述改性，聚四氟乙烯微粉可通过引入的酯基、环氧基与聚碳酸酯形成良好的界面结合，纳米二硫化钼粉末可通过引入的含氟烷基与聚四氟乙烯微粉形成良好的界面结合，从而促进改性聚四氟乙烯微粉和改性纳米二硫化钼粉末在聚碳酸酯基片表面均匀沉积，提高沉积分散性，并且提高界面结合强度，从而形成均匀、牢固的沉积层，这有利于发挥聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉末良好的抗磨减摩性能。
10、然后，上述改性方法可保证聚碳酸酯基片表面良好的疏水性，即保证良好的粗糙结构基础及低表面能。一方面，如前所述，改性纳米二硫化钼粉末与改性聚四氟乙烯微粉界面结合良好，改性聚四氟乙烯微粉与聚碳酸酯界面结合良好，因而可形成微米级粉末粘附于基片表面、纳米级粉末粘附于微米级粉末表面的沉积层，可见，改性后的粉末可构建良好的多层级微纳米粗糙结构基础；另一方面，全氟烷基硫醇可明显降低纳米二硫化钼粉末的表面能，甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚四氟乙烯微粉的低表面能有少许影响，但影响不大，可通过控制二者的用量（相对较多的全氟烷基硫醇及相对较少的甲基丙烯酸缩水甘油酯），保证沉积层具有低的表面能。
11、由上可见，在粉末改性过程中，改性剂的用量是需要进行重点控制的。在聚四氟乙烯微粉的改性过程中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的用量不宜过多，这是由于：较少的甲基丙烯酸缩水甘油酯即可实现与聚碳酸酯的界面结合，而较多的甲基丙烯酸缩水甘油酯会增大对表面能的影响，不利于疏水性，并且，若甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝过多，不利于改性纳米二硫化钼粉末在改性聚四氟乙烯微粉的表面粘附。本发明的技术方案采用聚四氟乙烯微粉、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲醇的质量比为10：1-2：100。
12、而在纳米二硫化钼粉末的改性过程中，全氟烷基硫醇的用量不宜过少，这是由于：较少的全氟烷基硫醇不能保证沉积层的低表面能，而且不利于改性纳米二硫化钼粉末在改性聚四氟乙烯微粉的表面粘附。本发明的技术方案采用纳米二硫化钼粉末、全氟烷基硫醇、去离子水的质量比为10：10-15：100。
13、另外，在喷雾沉积时，改性聚四氟乙烯微粉和改性纳米二硫化钼粉末的比例也需要控制，以获得多层级的微纳米粗糙结构。本发明的技术方案采用改性聚四氟乙烯微粉、改性纳米二硫化钼粉末、甲醇的质量比为10-14：5-7：100。作为进一步优选方案，改性聚四氟乙烯微粉、改性纳米二硫化钼粉末、甲醇的质量比为10：5：100或 12：6：100或14：7：100。
14、优选的，聚四氟乙烯微粉的粒径为20-30μm。
15、优选的，纳米二硫化钼粉末的粒径为100-200nm。
16、优选的，全氟烷基硫醇为1h,1h,2h,2h-全氟辛硫醇、1h,1h,2h,2h-全氟癸硫醇、1h,1h,2h,2h-全氟十二烷硫醇中的至少一种。
17、优选的，步骤（1）中，辐照反应的温度为室温，辐照剂量为30-50kgy。
18、优选的，步骤（2）中，超声处理的超声功率为500-1000w，时间为18-24h。
19、优选的，步骤（3）中，喷雾沉积的喷雾量为250-350g/m2，喷孔直径为0.7-1mm，喷雾压力为2-4bar，距离为10-15cm。
20、本发明还提供了上述制备方法制备得到的耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片。所述聚碳酸酯基片是通过先以甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚四氟乙烯微粉进行接枝改性，以全氟烷基硫醇对纳米二硫化钼粉末进行表面改性，再将改性聚四氟乙烯微粉、改性纳米二硫化钼粉末分散于甲醇中，喷雾沉积于聚碳酸酯基片表面而制得。
21、综上所述，本发明提供了一种耐磨损、超疏水聚碳酸酯基片及制备方法，其有益效果在于：通过对聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉末的改性，可实现改性聚四氟乙烯微粉和改性纳米二硫化钼粉末在聚碳酸酯基片表面均匀沉积，提高沉积分散性，并且提高界面结合强度，从而形成均匀、牢固的沉积层，有利于发挥聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉末良好的抗磨减摩性能，因而可明显提高聚碳酸酯基片表面的摩擦性能，明显降低摩擦磨损。而且，改性聚四氟乙烯微粉和改性纳米二硫化钼粉末可在聚碳酸酯基片表面构建多层级的微纳米粗糙结构，并且具有低表面能，可赋予基片表面超疏水性。