一种具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层及其制备方法和用途

1.一种具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层，其特征在于，所述聚丙烯酰胺涂层与水的接触角≤10°，所述聚丙烯酰胺涂层在水下与油的接触角≥160°，所述聚丙烯酰胺涂层是由两性离子型聚丙烯酰胺和交联剂发生交联反应而得到的，具体包括如下步骤：S1：向有机溶剂中加入丙烯酰胺单体、阳离子单体、阴离子单体和水，搅拌溶解，得第一混合物；向所述第一混合物中通入氮气，在10~30min将所述第一混合物升温至40~70℃，然后在氮气保护下加入引发剂进行搅拌反应，得第二混合物；S2：将所述第二混合物进行减压过滤，向减压过滤后的固体产物中多次加入水和有机溶剂进行重沉淀，然后将沉淀物于真空烘箱进行干燥得两性离子型聚丙烯酰胺；S3：将所述两性离子型聚丙烯酰胺加入到水中，得质量分数为5~40%的两性离子型聚丙烯酰胺水溶液；向所述两性离子型聚丙烯酰胺水溶液中加入交联剂，调节pH值为2~5，得第三混合物；S4：将所述第三混合物以涂布的方法涂于固体基底上，涂布后放入40℃~80℃的烘箱中进行交联反应，得聚丙烯酰胺涂层的粗产品；将所述聚丙烯酰胺涂层的粗产品于碱溶液中浸泡0.5~3h，然后取出涂层，用水清洗，吹干得具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层。 2.一种如权利要求1所述的具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：向有机溶剂中加入丙烯酰胺单体、阳离子单体、阴离子单体和水，搅拌溶解，得第一混合物；向所述第一混合物中通入氮气，在10~30min将所述第一混合物升温至40~70℃，然后在氮气保护下加入引发剂进行搅拌反应，得第二混合物；S2：将所述第二混合物进行减压过滤，向减压过滤后的固体产物中多次加入水和有机溶剂进行重沉淀，然后将沉淀物于真空烘箱进行干燥得两性离子型聚丙烯酰胺；S3：将所述两性离子型聚丙烯酰胺加入到水中，得质量分数为5~40%的两性离子型聚丙烯酰胺水溶液；向所述两性离子型聚丙烯酰胺水溶液中加入交联剂，调节pH值为2~5，得第三混合物；S4：将所述第三混合物以涂布的方法涂于固体基底上，涂布后放入40℃~80℃的烘箱中进行交联反应，得聚丙烯酰胺涂层的粗产品；将所述聚丙烯酰胺涂层的粗产品于碱溶液中浸泡0.5~3h，然后取出涂层，用水清洗，吹干得具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层。 3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。 4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺-β-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺基(2-甲基丁基)三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵。 5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子单体用量是单体总量的5~80%。 6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体为丙烯酸及其钠盐、钾盐或铵盐，甲基丙烯酸及其钠盐、钾盐或铵盐，马来酸及其钠盐、钾盐或铵盐，衣康酸及其钠盐、钾盐或铵盐，3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸及其钠盐、钾盐或铵盐，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其钠盐、钾盐或铵盐。 7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体用量是单体总量的5~80%。 8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮类引发剂、无机过氧化物或有机过氧化物类引发剂。 9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二丁酸二异丁酯或偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种；所述无机过氧化物或有机过氧化物类引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰中的一种或多种。 10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量是单体总量的0.001~1%。 11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述丙烯酰胺单体用量是单体总量的15~90%；所述搅拌反应的时间为12~24h。 12.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、丁酮或环己酮中的一种或多种。 13.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述交联剂为铬盐、硼盐、钛盐、铽盐、甲醛、乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛或邻苯二甲醛。 14.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂用量是两性离子型聚丙烯酰胺总量的0.01~10%。 15.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述交联反应的时间为2~5h。 16.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾水溶液。 17.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液的浓度为0.01 ~1mol/L。 18.一种如权利要求1所述的具有超亲水性能的聚丙烯酰胺涂层的用途，其特征在于，所述聚丙烯酰胺涂层可用于制作防雾涂层或输油管道减阻涂层。