一種超疏水塑料的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及材料設(shè)計(jì)、有機(jī)合成、材料改性、有機(jī)高分子復(fù)合材料制造等化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在高分子樹脂中添加各種組份，以物理或化學(xué)的方法，形成新的混合物或新的高分子樹脂，再通過(guò)注塑工藝制造產(chǎn)品，是廣泛應(yīng)用的高分子材料改性技術(shù)。
[0003]通過(guò)降低材料表面能，提高材料表面接觸角，可以使材料獲得超疏水性能，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)為材料具備良好的防水防臟污性能。
[0004]有機(jī)氟樹脂較高的價(jià)格使得有機(jī)氟樹脂的應(yīng)用受到很多限制，以有機(jī)氟改性丙烯酸酯樹脂或乳液、以有機(jī)氟改性環(huán)氧樹脂等已有廣泛的研究和應(yīng)用，而且降低了有機(jī)氟應(yīng)用的成本，但是在常用的塑料，如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍樹脂、ABS樹脂等，應(yīng)用有機(jī)氟的改性幾乎是空白，本發(fā)明專利公開了一種有機(jī)氟改性塑料產(chǎn)品的有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]依據(jù)本發(fā)明公開的一種超疏水塑料的制造方法包括以下步驟:
1)將全氟烷烴(包括但不僅限于全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷)與丙烯酸酯縮合，獲得全氟烷烴丙烯酸酯；
2)將三種粒徑的二氧化硅(10-30納米，200-500納米，800-1200納米)按照質(zhì)量比1:
1:1混合均勻；
3)按照質(zhì)量比配方:15%的全氟烷烴丙烯酸酯縮合物:15%二氧化硅混合物:70%的塑料樹脂(包括但不僅限于聚乙烯樹脂PE、聚丙烯樹脂PP、聚碳酸酯PC、尼龍PA和ABS等樹脂)，外加1%_5%的石蠟或氯化石蠟、1%-3%的硬脂酸作為內(nèi)滑劑和外滑劑，進(jìn)行配料，充分?jǐn)嚢枋桥浜狭匣旌暇鶆颍?br> 4)使用雙螺桿擠出機(jī)，在220度至280度的溫度區(qū)間，擠出法制造復(fù)合母粒；
5)通過(guò)擠出、壓延、注塑、噴塑或吹塑等方法，用復(fù)合母粒制造各種塑料制品。
[0006]依據(jù)本發(fā)明專利公開的方法，制造出的塑料產(chǎn)品具有良好的疏水性能，水接觸角可以大于150度，乙醇接觸角可以大于110度，烷烴接觸角可以大于80度。
[0007]制造全氟烷烴丙烯酸酯塑料母粒所使用的塑料樹脂通常與制造塑料產(chǎn)品所使用的樹脂相對(duì)應(yīng)；制造全氟烷烴丙烯酸酯塑料母粒的目的，一方面是使全氟烷烴丙烯酸酯在塑料樹脂中分散良好，一方面是準(zhǔn)確控制塑料產(chǎn)品中全氟烷烴丙烯酸酯的含量。
[0008]全氟烷烴丙烯酸酯在塑料樹脂中均勻分散，全氟烷烴分子能夠排布在塑料樹脂表面，才能有效發(fā)揮有機(jī)氟的特性，賦予塑料產(chǎn)品超疏水性能。
[0009]全氟烷烴丙烯酸酯價(jià)格較高，塑料產(chǎn)品中全氟烷烴丙烯酸酯含量較高，則提高塑料產(chǎn)品的成本；塑料產(chǎn)品中全氟烷烴丙烯酸酯含量過(guò)低，則塑料產(chǎn)品不能獲得超疏水性能。
[0010]丙烯酸酯是將氟原子結(jié)合到塑料樹脂上的橋梁，根據(jù)制造塑料產(chǎn)品所使用的塑料樹脂的不同，可以在合成全氟烷烴丙烯酸酯時(shí)，選擇含有各種基團(tuán)的丙烯酸酯單體，如含有烷氧基的、含有羥烷基的、含有環(huán)氧基的、含有苯基的丙烯酸酯單體。
[0011]不同粒徑的二氧化硅粉體的混合物，可以在顯微結(jié)構(gòu)上造成塑料表面的凹凸不平，有利于提高塑料表面的疏水性能；二氧化硅粉體混合物的使用量可以根據(jù)性能需要進(jìn)行調(diào)整。
[0012]外加的氯化石蠟、硬脂酸等輔助原料，主要是為了滿足塑料樹脂加工工藝要求，根據(jù)不同的加工工藝，可以添加不同種類、不同數(shù)量的輔助原料，這些輔助原料的添加不會(huì)對(duì)塑料產(chǎn)品的性能產(chǎn)生影響。
[0013]實(shí)例一聚丙烯塑料是價(jià)格便宜、應(yīng)用最廣泛的塑料之一，超疏水聚丙烯塑料在生物技術(shù)、醫(yī)療器材等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間，然而高性價(jià)比的超疏水聚丙烯塑料在市場(chǎng)上基本是空白，按照本發(fā)明專利公開的方法，設(shè)計(jì)和制造一種高性價(jià)比的超疏水聚丙烯塑料，應(yīng)用于生物試劑管制造，具有良好的防臟污、防血液污染性能和對(duì)生物試劑惰性，其制造方法包括以下步驟:
1)使用全氟戊烷與丙烯酸戊酯縮聚制備全氟戊烷丙烯酸戊酯；
2)按照15%全氟戊烷丙烯酸戊酯、15%二氧化硅粉體混合物、70%聚丙烯樹脂，外加1%氯化石蠟、1%硬脂酸，在220度至250度的溫度范圍內(nèi)，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)制造全氟戊烷丙烯酸戊酯聚丙烯母粒；
3)在聚丙烯樹脂中添加2%的上述全氟戊烷丙烯酸戊酯聚丙烯母粒，外加1%氯化石蠟、1%硬脂酸，使用注塑機(jī)注塑成型，制造出園柱形、立方柱形生物試劑管。
[0014]實(shí)例二雖然聚氟乙烯和聚偏氟乙烯具有超疏水性能，但是較高的市場(chǎng)價(jià)格阻礙了這些聚氟乙烯的廣泛應(yīng)用，按照本發(fā)明專利公開的方法，設(shè)計(jì)和制造一種高性價(jià)比的超疏水聚乙烯塑料，應(yīng)用于醫(yī)用薄膜的制造，具有良好的防水、防臟污性能，其制造方法包括以下步驟:
1)使用全氟丁烷與丙烯酸丁酯縮聚制備全氟丁烷丙烯酸丁酯；
2)按照15%全氟丁烷丙烯酸丁酯、15%二氧化硅粉體混合物、70%聚丙烯樹脂，外加1%氯化石蠟、1%硬脂酸，在220度至250度的溫度范圍內(nèi)，使用雙螺桿擠出造粒機(jī)制造全氟丁烷丙烯酸丁酯聚乙烯母粒；
3)在聚乙烯樹脂中添加2%的上述全氟丁烷丙烯酸丁酯聚乙烯母粒，外加1%氯化石蠟、1%硬脂酸，使用吹塑機(jī)吹塑成膜，制造具有超疏水性能的醫(yī)用薄膜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超疏水塑料的配料配方及制造工藝，包括以下步驟: 1)將全氟烷烴(包括但不僅限于全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷)與丙烯酸酯縮合，獲得全氟烷烴丙烯酸酯； 2)將三種粒徑的二氧化硅(10-30納米，200-500納米，800-1200納米)按照質(zhì)量比1:1:1混合均勻； 3)按照質(zhì)量比配方:15%的全氟烷烴丙烯酸酯縮合物:15%二氧化硅混合物:70%的塑料樹脂(包括但不僅限于聚乙烯樹脂PE、聚丙烯樹脂PP、聚碳酸酯PC、尼龍PA和ABS等樹脂)，外加1%_5%的石蠟或氯化石蠟、1%-3%的硬脂酸作為內(nèi)滑劑和外滑劑，進(jìn)行配料，充分?jǐn)嚢枋桥浜狭匣旌暇鶆颍? 4)使用雙螺桿擠出機(jī)，在220度至280度的溫度區(qū)間，擠出法制造復(fù)合母粒； 5)通過(guò)擠出、壓延、注塑、噴塑或吹塑等方法，用復(fù)合母粒制造各種塑料制品。
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種超疏水塑料的制造方法包括以下步驟：1）將全氟烷烴（包括但不僅限于全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷）與丙烯酸酯縮合，獲得全氟烷烴丙烯酸酯；2）將三種粒徑的二氧化硅（10-30納米，200-500納米，800-1200納米）按照質(zhì)量比1：1：1混合均勻；3）按照質(zhì)量比配方：15%的全氟烷烴丙烯酸酯縮合物：15%二氧化硅混合物：70%的塑料樹脂（包括但不僅限于聚乙烯樹脂PE、聚丙烯樹脂PP、聚碳酸酯PC、尼龍PA和ABS等樹脂），外加1%-5%的石蠟或氯化石蠟、1%-3%的硬脂酸作為內(nèi)滑劑和外滑劑，進(jìn)行配料，充分?jǐn)嚢枋桥浜狭匣旌暇鶆颍?）使用雙螺桿擠出機(jī)，在220度至280度的溫度區(qū)間，擠出法制造復(fù)合母粒；5）通過(guò)擠出、壓延、注塑、噴塑或吹塑等方法，用復(fù)合母粒制造各種塑料制品。
【IPC分類】C08L23/06, C08L23/12, C08L91/06, C08K3/36, C08J3/22, C08K13/02, C08K5/09, C08K5/101
【公開號(hào)】CN105254997
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510550727
【發(fā)明人】郭景康, 王健
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月1日