CN113278181A - 一种自清洁petg材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自清洁PETG材料，是一种三层复合材料，中间层为PETG层，剩余两层均为纳米涂层。本发明具有非常好的自清洁功能，能工运用于各种电子元器件以及光学设备。

Description

一种自清洁PETG材料及其应用
技术领域
本发明涉及PETG领域，更具体的是一种自清洁PETG材料。
背景技术
PETG是一种非常好的材料，它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用缩聚的产物。PETG板材具有突出的韧性和高抗冲击强度，其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3~10倍，并具有很宽的加工范围，高的机械强度和优异的柔性，比起PVC透明度高，光泽好，容易印刷并具有环保优势。
电子元器件中对于材料的需求越来越高，目前对PETG的自清洁功能提出了很高的要求，目前主流的自清洁手段都是添加含氟助剂或者对主体进行氟改性，但是氟元素也是一种卤素，电子元器件对于卤素的控制是非常严格的，因此我们需要通过其他手段来对PETG进行自清洁处理。
发明内容
为了解决上述问题。本发明公开了一种自清洁PETG材料。
本发明为一种自清洁PETG材料，是一种三层复合材料，中间层为PETG层，剩余两层均为纳米涂层，纳米涂层由纳米粒子组成，直径为100-200nm。
纳米粒子由于其小尺寸特性，在图层上形成了一种微观结构，能够很好的起到自清洁的作用。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的PETG树脂中二元醇1,4环己烷二甲醇和乙二醇的比例为5:5。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂1029中的一种或多种。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的润滑剂为霍尼韦尔聚乙烯蜡400A、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸十四醇酯、硬脂酸钙、硬脂酸镁的一种或多种。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料中的纳米粒子为通过RATF方法聚合的三层自组装微球。
RAFT是可逆加成-断裂链转移聚合的简称，是活性、可控自由基聚合（CRP）的一种。
作为本发明的进一步方案，本发明中三层自组装微球的第一层为甲基丙烯酸苯酯，结构如下所示：
Figure RE-144314DEST_PATH_IMAGE001
作为本发明的进一步方案，本发明中三层自组装微球的第二层聚合单体为N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，结构如下所示：
Figure RE-202400DEST_PATH_IMAGE002
作为本发明的进一步方案，上述N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺的合成方法为通过丙烯酰氯和异丙醇胺反应制得：
将异丙醇胺加入到含有四氢呋喃的反应器中，将反应器放置于乙醇干冰混合体系中，将体系温度降低到-60℃。
将甲基丙烯酰氯缓慢滴加到体系中，保持体系温度不高于-50℃，滴加完成后，持续搅拌，让体系自然恢复到室温。将体系过柱分离得到N-异羟丙基甲基丙烯酰胺
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料纳米粒子的三层自组装微球，其特征在于第三层聚合单体为甲基丙烯酸间苯二酚脂，结构如下所示：
Figure RE-247716DEST_PATH_IMAGE003
作为本发明的进一步方案，本发明第三层结构的合成方法为：将5溴间苯二酚和甲基丙烯酸钾反应，去除生产的溴化钾后得到。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料纳米粒子使用的RATF方法聚合，其引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料纳米粒子使用的RATF方法聚合，其链转移剂为ETPA，结构如下所示：
Figure RE-908505DEST_PATH_IMAGE004
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料的涂覆方式为将PETG板材表面使用Plasma等离子体处理，使用精密喷涂纳米粒子乳液，将水分去除干净后得到所需自清洁PETG材料。
作为本发明的进一步方案，本发明一种自清洁PETG材料，具有非常好的自清洁功能，能工运用于各种电子元器件以及光学设备。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
将自制的纳米粒子涂覆PETG表层，能够让体系的水接触角超过150°，有非常好的自清洁效果。
通过Plasma处理的PETG表层，能够将纳米粒子结合的更好，自清洁效果更加长久。
纳米粒子末端为酚基团，带有一定的正电荷，能够产生一定的静电排斥，增强了自清洁效果。
附图说明
图1为实施例1步骤1凝胶渗透色谱谱图；
图2为实施例1步骤2凝胶渗透色谱谱图；
图3为实施例1步骤3凝胶渗透色谱谱图；
图4为实施例1制得的纳米材料在赛默飞Prisma E SEM扫描电子显微镜下的形态图。
具体实施方法
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。本发明方案中除抗静电聚合物外所用原料均购自国药以及阿拉丁。
PETG板材制备：
将重均分子量为25万左右的PETG材料100份（其中乙二醇和1,4环己烷二甲醇的摩尔比为5:5）、0.2份抗氧剂1010、0.4份润滑剂霍尼韦尔聚乙烯蜡400A加入高速混合机中，在600rpm转速下搅拌至少20min以上，直至搅拌均匀。送料到双螺杆挤出机中，挤出温度为230℃，得到母粒。
通过挤压法制备厚度为4.5mm的板材。
实施例1
所有操作都在黄光区中进行。
将11.34g甲基丙烯酸苯酯，0.21g链转移剂ETPA，22g超纯水加入反应器中，通过加入盐酸调整PH在2-3之间，使用双排管将体系中的空气置换为氩气。将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入10.01g的N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，20g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入11.75g甲基丙烯酸间苯二酚脂20g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射60分钟后通过空气，使活性反应终止。
实施例2
所有操作都在黄光区中进行。
将16.2g甲基丙烯酸苯酯，0.21g链转移剂ETPA，32g超纯水加入反应器中，通过加入盐酸调整PH在2-3之间，使用双排管将体系中的空气置换为氩气。将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入21.45g的N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，42g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入7.05g甲基丙烯酸间苯二酚脂14g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射60分钟后通过空气，使活性反应终止。
实施例3
所有操作都在黄光区中进行。
将8.91g甲基丙烯酸苯酯，0.21g链转移剂ETPA，18g超纯水加入反应器中，通过加入盐酸调整PH在2-3之间，使用双排管将体系中的空气置换为氩气。将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入3.29g的N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，6.5g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入10.57g甲基丙烯酸间苯二酚脂21g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射60分钟后通过空气，使活性反应终止。
实施例4
所有操作都在黄光区中进行。
将3.72g甲基丙烯酸苯酯，0.21g链转移剂ETPA，7g超纯水加入反应器中，通过加入盐酸调整PH在2-3之间，使用双排管将体系中的空气置换为氩气。将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入4.29g的N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，9g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入9.4g甲基丙烯酸间苯二酚脂19g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射60分钟后通过空气，使活性反应终止。
实施例5
所有操作都在黄光区中进行。
将11.34g甲基丙烯酸苯酯，0.21g链转移剂ETPA，22g超纯水加入反应器中，通过加入盐酸调整PH在2-3之间，使用双排管将体系中的空气置换为氩气。将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入14.3g的N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，29g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射30分钟后立刻将紫外灯移开。
向反应器中加入18.8g甲基丙烯酸间苯二酚脂39g超纯水，继续加入盐酸调节PH在2-3之间，将0.316g引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯一次性加入到反应器中，使用紫外灯照射60分钟后通过空气，使活性反应终止。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明的主要是一种自清洁PETG材料及其应用，因此测试各个实施例的粒径以及喷涂后的水接触角表征其自清洁效果，并测试实施例1的分子量数据，表征本发明纳米粒子的分散系数。
如图1、2、3所示，从上图可以看出，本发明使用RATF方法聚合的纳米粒子有非常好的分散性。
粒径测试：
使用赛默飞Prisma E SEM扫描电子显微镜测试粒径。如图4所示。
水接触角测试：
使用SL200KS型水滴角测量仪进行测试。
粒径 水接触角
实施例1 159um 155°
实施例2 193nm 151°
实施例3 145nm 157°
实施例4 131nm 159°
实施例5 182nm 152°
从上表可以看出，本发明制备了超细纳米粒子，并且取得了非常高的水接触角，拥有优异的自清洁性能。

Claims (12)

1.本发明为一种自清洁PETG材料，是一种三层复合材料，中间层为PETG层，剩余两层均为纳米涂层，纳米涂层由纳米粒子组成，直径为100-200nm。
2.根据权利要求1所述，其特征在于本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的PETG树脂中二元醇1,4环己烷二甲醇和乙二醇的比例为5:5。
3.根据权利要求1所述，其特征在于本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂1029中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述，其特征在于本发明一种自清洁PETG材料中PETG层使用的润滑剂为霍尼韦尔聚乙烯蜡400A、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸十四醇酯、硬脂酸钙、硬脂酸镁的一种或多种。
5.根据权利要求1所述，其特征在于本发明一种高韧性PETG材料中的纳米离子为通过RATF方法聚合的三层自组装微球。
6.根据权利要求5所述的三层自组装微球，其特征在于第一层为甲基丙烯酸苯酯，结构如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
7.根据权利要求5所述的三层自组装微球，其特征在于第二层为N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，结构如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
8.根据权利要求5所述的三层自组装微球，其特征在于第三层为，结构如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
9.根据权利要求7所述N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，其制备方法为通过丙烯酰氯和异丙醇胺反应制得。
10.根据权利要求5所述RATF方法聚合，其特征在于引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。
11.根据权利要求5所述RATF方法聚合，其特征在于链转移剂ETPA，结构如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。
12.根据权利要求1所述的一种自清洁PETG材料，具有非常好的自清洁功能，能工运用于各种电子元器件以及光学设备。
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