【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子化學材料領域，具體涉及一種具有多功能自清潔功能的高分子涂層及其制備方法和應用。
技術介紹
1、被油污染或者負載有霧氣、冰層的固體表面在許多工業生產以及人們的日常生活中隨處可見，帶來一系列問題。傳統清潔表面油污過程中洗滌劑的大量使用嚴重破壞了生態系統和人類健康；液滴在表面形成的霧氣會給人們日常生活帶來極大不便，甚至導致嚴重交通事故的發生；各種表面上的冰堆積也對建筑基礎設施、海洋應用、航空航天、制冷、電力傳輸、電信和其他行業提出了重大挑戰。
2、由于傳統處理器材表面一定條件下粘附的冰層或者油污時往往需要花費大量的人力、物力，還具有耗時、對環境產生不利影響等問題，因此研究人員試圖利用材料改性實現表面的自清潔。常規的具有自清潔功能的涂層需要利用表面的微納結構來構建，但是這種自清潔涂層具有制備過程繁瑣、微納結構中積累的油污難清理等問題。近幾年，親水涂層利用其具有的可作為物理屏障的水合層，實現水膜在表面鋪展而避免起霧、借助外力輕松抗冰粘附以及水作用下清理油污染物的效果，在自清潔領域發揮著重要作用，顯示出巨大的應用潛力。
3、因此，制備一種可在任意物體表面涂覆的具有防霧、防冰粘附、抗油污染等多功能自清潔功能的高分子涂層對于節約資源、保護環境、降低經濟成本具有重大意義，為人們日常生活帶來極大的便利。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本專利技術旨在提供一種可在物體表面基于氫鍵作用形成的具有多功能自清潔功能的高分子涂層。該高分子通過引入具有一定碳鏈
2、具體地說：本專利技術的第一方面，是提供一種具有多功能自清潔功能的高分子涂層，具有如式1所示的化學結構：
3、
4、其中r1為強酸基團——磺酸基團(-so3)、硫酸基團(-oso3)、苯磺酸基團中的任意一種；r2為cnh2n基團(n是大于等于1的整數)；r3為甲基、乙基、丙基、丁基中的任意一種；m為li+、na+、k+金屬陽離子中的任意一種；x、y為聚合度，各自選自30～2000的整數，且x:y的比值范圍為1.5～10。
5、本專利技術的第二方面，是提供本專利技術的第一方面所述的高分子涂層的制備方法及涂覆物質表面的方法，其步驟包括：
6、步驟1、對待涂覆固體表面進行清潔，得到干凈的固體表面；
7、步驟2、配制強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液，其中強電解質陰離子聚合物包括聚乙烯磺酸或其鹽、聚乙烯硫酸或其鹽、聚苯乙烯磺酸或其鹽中的任意一種，強酸性水溶液ph范圍為1.6～3；
8、步驟3、配制叔胺化合物的堿性水溶液和有機溶劑的混合溶液，所述叔胺化合物的化學結構式為ch3(ch2)nn(r3)2，其中n是大于等于1的整數，r3為甲基、乙基、丙基、丁基中的任意一種，堿性水溶液的ph范圍為9～11；
9、步驟4、將步驟2所配制的強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液與步驟3所配制的含叔胺化合物的混合溶液混合后，兩種進行氫鍵作用，洗滌后得到含有化學結構如上式1所示的高分子涂層溶液；
10、步驟5、將步驟4制備的高分子涂層溶液涂覆在步驟1所得的干凈固體表面上，獲得形成化學結構如上式1所示的高分子涂層。
11、在本專利技術中，上述的待涂覆固體的材料，可以是無機非金屬材料、金屬制品、木質材料、人工合成或天然高分子材料。具體可以包括：無機非金屬材料：單晶硅片、玻璃片、碳化硅等；金屬制品：不銹鋼、鐵及其合金、鎂及其合金、鈦及其合金、銅及其合金、鋁及其合金、鋅及其合金等；人工合成或天然高分子材料：聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氨酯(pu)、滌綸(pet)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯腈、橡膠、棉布、絲綢等。
12、在本專利技術中，上述的強電解質陰離子聚合物的重均分子量范圍為5～1000kda，所述的強電解質陰離子聚合物強酸性水溶液的質量濃度為0.2～20mg/ml。
13、在本專利技術中，上述的ph為1.6～3的強酸性水溶液由鹽酸溶液或硫酸溶液調節ph值后得到。
14、在本專利技術中，上述的叔胺化合物在步驟3所述的混合溶液中的質量濃度為0.2～20mg/ml。
15、優選的，上述的ph為9～11的堿性水溶液由氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰調節ph值后得到。
16、在本專利技術中，上述有機溶劑包括異戊烷、正戊烷、石油醚、己烷、環己烷、環戊烷、四氯化碳、戊二醇或四氫呋喃中的一種或多種。
17、在本專利技術中，上述的高分子涂層溶液中有機溶劑/水溶液的體積比范圍為2～9。
18、在本專利技術中，上述的高分子涂層溶液的涂覆方法包括浸漬法、旋涂法、噴涂法、靜電紡絲法或噴墨打印法等。
19、在本專利技術中，上述的涂覆時間為10秒鐘～80分鐘，涂覆溫度為10～50℃，涂覆次數為1次以上。
20、優選的，所述強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液的ph范圍為2～3。
21、優選的，所述強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液的質量濃度為0.5～10mg/ml。
22、優選的，所述叔胺化合物在堿性水溶液/有機溶劑的混合溶液中的質量濃度為0.5～10mg/ml。
23、優選的，所述涂覆時間為10秒鐘～60分鐘，優選的涂覆溫度為15～40℃，優選的涂覆次數為4～8次。
24、本專利技術的第三方面，是將本專利技術的第一方面所述的高分子涂層和本專利技術的第二方面所述的高分子涂層的制備方法及涂覆物質表面的方法在物體表面自清潔領域中的應用，優選地，所述自清潔領域包括抗油污、防霧或防冰粘附。
25、本專利技術能收到下述技術效果：
26、1、本專利技術的高分子涂層的制備方法及涂覆物質表面的方法簡單，容易實施；
27、2、本專利技術可使被涂覆的物體表面呈現出優異的親水性，無需洗滌劑的幫助，僅用清水就可以簡單有效地沖洗掉涂層上被污染的各類油性污漬，而且還具有良好的防霧特性及防冰粘附特性。
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1.一種具有多功能自清潔功能的高分子涂層，其特征在于，具有式1所示的化學結構：
2.一種利用權利要求1所述的高分子涂層涂覆物體表面的方法，其特征在于，步驟包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟1，所述的待涂覆固體的材料包括：無機非金屬材料、金屬制品、木質材料、人工合成或天然高分子材料。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟2，所述的強電解質陰離子聚合物的重均分子量范圍為5～1000kDa，所述的強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液的質量濃度為0.2～20mg/mL。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟2，所述的強酸性水溶液由鹽酸溶液或硫酸溶液調節pH值為1.6～3。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟3，所述的pH為9～11的堿性水溶液由氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰調節pH值后得到；
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟4，所述的高分子涂層溶液中有機溶劑/水溶液的體積比范圍為2～9。
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的涂覆時間為10秒鐘～80分鐘，涂覆溫度為10～50℃，涂覆次數為1次以上。
10.一種利用權利要求1所述的高分子涂層或者權利要求2-9中任意一種所述的高分子涂層涂覆物體表面的方法在物體表面自清潔領域中的應用，優選地，所述自清潔領域包括抗油污、防霧或防冰粘附。
...【技術特征摘要】
1.一種具有多功能自清潔功能的高分子涂層，其特征在于，具有式1所示的化學結構：
2.一種利用權利要求1所述的高分子涂層涂覆物體表面的方法，其特征在于，步驟包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟1，所述的待涂覆固體的材料包括：無機非金屬材料、金屬制品、木質材料、人工合成或天然高分子材料。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟2，所述的強電解質陰離子聚合物的重均分子量范圍為5～1000kda，所述的強電解質陰離子聚合物的強酸性水溶液的質量濃度為0.2～20mg/ml。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟2，所述的強酸性水溶液由鹽酸溶液或硫酸溶液調節ph值為1.6～3。
6.根據權利要求2所述的方法，其...
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