一种膜层及其制备方法与流程

本公开涉及表面改性领域，特别涉及一种膜层及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯可制成泡沫塑料、橡胶、涂料、粘合剂、合成革等产品，通常是通过多异氰酸酯和多元醇加成聚合而成，聚氨酯具有力学性能好，耐磨耗，耐油，耐寒性，耐撕裂，耐化学腐蚀，耐射线辐射等优异性能。但是其分子结构中含有氨基甲酸酯基团-nh-coo-，聚氨酯具有防水性差的缺点，使得聚氨酯的应用受到极大的限制。

2、由于有机硅具有独特的有机和无机相结合的结构以及本身极低的表面能，使其具备了疏水性。有机硅可以有效提高聚氨酯疏水性能。在专利文件cn113429620a《一种有机硅化合物改性的疏水聚氨酯泡沫及其制备方法》中，将异氰酸酯与羟基反应生成氨基甲酸酯基，然后将有机硅链段引入聚氨酯主链，成功制备了聚氨酯泡沫，提高了油水分离过程中的油水选择性。在专利文件cn102838719b《高疏水的有机硅—聚氨酯保温复合材料及制备方法》中，通过将端羟基、端氨基聚硅氧烷以及含羟基、氨基的硅烷偶联剂引入聚氨酯分子主链或侧链中，制备了具有疏水性的石油管道防护保温材料。但是以上材料的制备过程中需要使用溶剂或者复杂的合成步骤，且不宜用于膜层的制备。

3、因此需要一种新的方法来制备具有疏水性能的聚氨酯膜层。

技术实现思路

1、本公开的具体实施方式提供一种膜层，所述膜层是由基材接触单体α和单体β的等离子体形成的等离子体聚合涂层，所述单体α具有式(1)的结构，

2、

3、式(1)中，r1和r2分别独立的选自氢原子或c1-c8的烷基；r3和r4分别独立的选自：连接键、c1-c10的亚烷基、c1-c20的取代亚烷基、c1-c10的芳基亚基、c1-c20的取代芳基亚基、c1-c10的脂环亚基或c1-c20的取代脂环亚基；r5、r6、r7、r8、r9和r10分别独立的选自：c1-c10的烷基、c1-c20的取代烷基、c1-c10的芳香基、c1-c20的取代芳香基、c1-c10的脂环基或c1-c20的取代脂环基；n为不小于0的整数；所述单体β为二元以上的异氰酸酯或二元以上的异氰酸酯多聚体。

4、在一些具体实施方式中，所述取代亚烷基、取代芳基亚基、取代脂环亚基、取代烷基、取代芳香基和取代脂环基的取代基选自：卤素、羟基、脂环基、芳香基或c1-c4的烷基。

5、在一些具体实施方式中，所述r1和r2为氢原子。

6、在一些具体实施方式中，所述r3和r4为连接键或c1-c4的亚烷基，所述r5、r6、r7、r8、r9和r10分别独立的选自c1-c4的烷基。

7、在一些具体实施方式中，所述r3和r4为连接键，所述r5、r6、r7、r8、r9和r10分别为甲基。

8、在一些具体实施方式中，所述单体α的重均分子量200以上。

9、在一些具体实施方式中，所述单体α的重均分子量为500～2000。

10、在一些具体实施方式中，所述单体β为二元异氰酸酯、二元异氰酸酯多聚体、三元异氰酸酯或三元异氰酸酯多聚体。

11、在一些具体实施方式中，所述单体β选自：六亚甲基二异氰酸酯、邻联甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、二甲苯烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、以及甲苯二异氰酸酯三聚体中的一种或多种。

12、在一些具体实施方式中，所述膜层的水接触角在100°以上。

13、本公开的具体实施方式还提供一种以上任意的膜层的制备方法，所述制备方法包括：将基材置于等离子体反应腔室内；将单体α和单体β气化后通入所述等离子体反应腔室，开启等离子体放电，所述单体α与单体β的等离子体在所述基材表面化学气相沉积形成所述膜层。

14、在一些具体实施方式中，所述单体α通入气化室的流量为10～2000μl/min，所述单体β通入气化室的流量为10～2000μl/min，所述单体α与所述单体β的流量之比为1:9～9:1。

15、在一些具体实施方式中，所述单体α与所述单体β的流量之比为2:1～5:1。

16、在一些具体实施方式中，所述等离子体放电为脉冲放电，放电功率为10～400w，脉冲占空比为0.1％～100％，放电时间为200～36000s。

17、本公开的具体实施方式还提供一种产品，所述产品的至少部分表面具有上述任意所述的膜层。

18、本公开的具体实施方式还提供一种以上任意所述的膜层的制备方法，所述制备方法包括：将基材置于等离子体反应腔室内；将单体α和单体β气化后通入所述等离子体反应腔室，开启等离子体放电，所述单体α与单体β的等离子体在所述基材表面化学气相沉积形成所述膜层。

19、与现有技术相比，本公开实施例的技术方案具有以下有益效果：

20、本公开的具体实施方式提供的膜层，由两端羟基的聚硅氧烷单体与具有二个以上异氰酸酯基的单体通过等离子化学气相沉积制备获得，所述膜层的水接触角在100°以上，具有良好的疏水性能。

21、进一步的，所述膜层的水接触角在109°以上，经过无尘布在1n压力下摩擦1000次后，所述膜层的水接触角在107°以上，具有良好的耐摩擦性能，因而在摩擦条件下疏水性能稳定。

技术特征：

1.一种膜层，其特征在于，所述膜层是由基材接触单体α和单体β的等离子体形成的等离子体聚合涂层，所述单体α具有式(1)的结构，

2.根据权利要求1所述的膜层，其特征在于，所述取代亚烷基、取代芳基亚基、取代脂环亚基、取代烷基、取代芳香基和取代脂环基的取代基选自：卤素、羟基、脂环基、芳香基或c1-c4的烷基。

3.根据权利要求1所述的膜层，其特征在于，式(1)中，所述r1和r2为氢原子。

4.根据权利要求1所述的膜层，其特征在于，所述r3和r4为连接键或c1-c4的亚烷基，所述r5、r6、r7、r8、r9和r10分别独立的选自c1-c4的烷基。

5.根据权利要求4所述的膜层，其特征在于，所述r3和r4为连接键，所述r5、r6、r7、r8、r9和r10分别为甲基。

6.根据权利要求5所述的膜层，其特征在于，所述单体α的重均分子量200以上。

7.根据权利要求6所述的膜层，其特征在于，所述单体α的重均分子量为500～2000。

8.根据权利要求1所述的膜层，其特征在于，所述单体β为二元异氰酸酯、二元异氰酸酯多聚体、三元异氰酸酯或三元异氰酸酯多聚体。

9.根据权利要求8所述的膜层，其特征在于，所述单体β选自：六亚甲基二异氰酸酯、邻联甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、二甲苯烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、l-赖氨酸三异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、以及甲苯二异氰酸酯三聚体中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的膜层，其特征在于，所述膜层的水接触角在100o以上。

11.一种如权利要求1-10中任一项所述的膜层的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的膜层的制备方法，其特征在于，所述单体α通入气化室的流量为10～2000μl/min，所述单体β通入气化室的流量为10～2000μl/min，所述单体α与所述单体β的流量之比为1:9～9:1。

13.根据权利要求12所述的膜层的制备方法，其特征在于，所述单体α与所述单体β的流量之比为2:1～5:1。

14.根据权利要求11所述的膜层的制备方法，其特征在于，所述等离子体放电为脉冲放电，放电功率为10～400w，脉冲占空比为0.1％～100％，放电时间为200～36000s。

15.一种产品，其特征在于，所述产品的至少部分表面具有如权利要求1-10中任一项所述的膜层。

技术总结本公开的具体实施方式提供一种膜层，所述膜层，由两端羟基或烷氧基的聚硅氧烷单体与二元以上的异氰酸酯单体或二元以上的异氰酸酯多聚体单体通过等离子体化学气相沉积制备获得，所述膜层具有良好的疏水性能和耐摩擦性能。技术研发人员：宗坚,吴宗超,康必显受保护的技术使用者：江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26