一种使用聚丙烯片材制备超疏水表面的新方法

摘要

本发明属于超疏水表面制备技术领域，提供了一种制备超疏水聚丙烯片材的新方法。首先按照配方称取100质量份的聚丙烯、4～16质量份粒径为40～100nm纳米碳酸钙和其它添加剂，经双螺杆挤出机造粒后，由注塑机注射出聚丙烯片材。再通过砂纸打磨、乙醇清洗、甲苯溶胀、水清洗和烘箱干燥等手段，得到有超疏水表面的聚丙烯片材。本发明提供的方法操作不需要昂贵的设备、工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用聚丙烯片材制备超疏水表面的新方法，属材料表面领 域。

技术背景

超疏水表面是指与水接触角(WCA)大于150°、滚动角小于10°的表面。 具有该特性表面的材料具有防水、防污、减少流体的粘滞、难粘等特性，自然 界中最典型的天然超疏水材料就是荷叶。具有这种新型表面的材料将给人们的 日常生活带来便利。如不久的将来，可望普及防污防水的衣服、阻力小的军舰 和导弹外涂层、免洗玻璃和免洗外墙等。

要使超疏水表面在实际工农业生产及日常生活中真正使用，超疏水表面的 制备是关键，也是基础。一般来说，超疏水表面可以通过两类技术路线来制备： 一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米级粗糙结构；另外一类路线 是用低表面能物质在微米-纳米级粗糙结构上进行修饰处理。其中，如何制备合 适的微米-纳米级粗糙结构是实验研究和理论研究的关键。从制备方法来说，主 要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、激 光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其它方法。然而，现有的这些方法 要么使用昂贵的材料如表面能极低的氟化硅氧烷，要么需要特殊的加工设备如 等离子加工设备或复杂的工艺过程，因而成本较高，难以产业化。因此发明一 种简单而且成本低的技术制备超疏水表面是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单而又成本低的方法制备具有超疏水表面性 能的聚丙烯片材。

本发明的技术方案是使用双螺杆挤出机制备聚丙烯/纳米碳酸钙复合片 材。具体配方为：聚丙烯100份、纳米碳酸钙4～16份、马来酸酐接枝聚丙烯 (PP-g-MAH)2～4份、白矿油0.2份、TAF润滑剂0.2份。具体工艺为：双螺 杆挤出机十段加工温度为：195℃、210℃、220℃、215℃、210℃、205℃、215 ℃、205℃和190℃，喂料频率为11Hz，主机频率为28Hz。制备出的聚丙烯/ 纳米碳酸钙复合片材主要力学性能为拉伸强度30～35MPa、断裂伸长率为50～ 200％、弯曲强度为34～41MPa、弯曲模量为1100～1300MPa、缺口冲击强度为 5.2～8.0KJ/m²。先使用400目粗砂纸打磨聚丙烯片材的表面，再使用600目 砂纸精细打磨表面。使用乙醇清洗打磨后聚丙烯片材的表面后，将清洗后的试 样放入90℃甲苯中浸泡2～3小时，取出样品。然后将取出的样品放在热水中清 洗。最后将清洗干净的样品放入烘箱中，烘箱温度设为90～100℃，7-8h后取 出样品。即可获得疏水效果良好的聚丙烯片材。当纳米碳酸钙含量在10份以上 时，所处理表面与水的接触角在150°～157°之间，水滴在涂层表面的滚动角小于 10°，具有超疏水特征。

附图说明

图1.聚丙烯/13wt％纳米碳酸钙片材表面与水的接触角测试图(157°)。

具体实施方式

分别使用4份、7份、10份、13份和16份纳米碳酸钙与聚丙烯制备成片材， 通过400目粗砂纸和600目细砂纸打磨，然后使用乙醇清洗片材，再将清洗后 的试样放入90℃甲苯中浸泡2.5小时，取出样品。然后将取出的样品放在热水 中清洗。最后将清洗干净的样品放入烘箱中，烘箱温度设为90℃，8h后取出样 品。即可获得接触角分别为146°、148°、152°、157°、154°的聚丙烯片材。