[發(fā)明專利]一種超疏水粗糙表面材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710040844.9
• 申請(qǐng)日: 2007-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN101092289A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓哲文;王康;粟小理;李欣欣;魏海洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué);上海三愛富新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C03C17/28
• 分類號(hào): C03C17/28
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳淑章

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超疏水表面材料，尤其是一種具有粗糙微孔表面的超疏水表面材料。

背景技術(shù)

與水的接觸角大于150°的表面稱為超疏水表面。由于超疏水表面(膜)具有獨(dú)特的性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

以構(gòu)成超疏水表面的材料或所構(gòu)成疏水表面的結(jié)構(gòu)分類，超疏水表面材料可分為多種。如CN?1613565A報(bào)道了采用濕化學(xué)法在玻璃表面或單晶硅表面制得氧化鋅微細(xì)結(jié)構(gòu)表面的超疏水表面材料(與水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于5°)；CN?1872661A報(bào)道了利用層層自組裝形成多級(jí)結(jié)構(gòu)的超疏水表面材料；及Qingdan?Xie等人在《Advance?Material》2004，16，No.20，1830-1833上報(bào)道了將聚合物利用溶劑揮發(fā)法制成類似荷葉微納米雙重結(jié)構(gòu)的超疏水表面材料(與水的接觸角為160.5+2.1°，滾動(dòng)角為9.0±2.1°)。

綜上，發(fā)現(xiàn)水滴在現(xiàn)有超疏水粗糙表面材料的超疏水表面(同一表面)上難以實(shí)現(xiàn)自由滾動(dòng)狀態(tài)與黏附狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。鑒于此，本發(fā)明提供一種新型超疏水粗糙表面材料，填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種超疏水表面具有微孔結(jié)構(gòu)的超疏水粗糙表面材料，該種微孔結(jié)構(gòu)的超疏水粗糙表面材料通過控制表面的微孔結(jié)構(gòu)的變化程度(可通過特定條件的熱處理實(shí)現(xiàn))，使水滴在其上的滾動(dòng)角從小于1°增大到180°(即超疏水表面翻轉(zhuǎn)后水滴仍然黏附而不滑落)；再通過熱處理，水滴的滾動(dòng)角可降低至小于1°，實(shí)現(xiàn)在同一表面上，水滴的自由滾動(dòng)狀態(tài)與黏附狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明所說的具有微孔結(jié)構(gòu)的超疏水粗糙表面材料，其特征在于，所說的超疏水粗糙表面材料由核殼型含氟聚合物采用溶劑揮發(fā)法成膜于基材表面而制得；所制得的具有微孔結(jié)構(gòu)的超疏水粗糙表面材料：

其所具有的微孔孔徑(直徑)為0.1μm～1.0μm；與水的接觸角大于或等于155°；水滴的滾動(dòng)角小于或等于1°，且在保持與水的接觸角不變的條件下，經(jīng)60℃～150℃熱處理、水滴的滾動(dòng)角從小于或等于1°至180°轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明中，對(duì)構(gòu)成所說微孔結(jié)構(gòu)超疏水表面材料的基材并無特殊限制，現(xiàn)有用于制備超疏水表面材料的基材均適用于本發(fā)明，本發(fā)明推薦使用的基材為玻璃。所說的溶劑揮發(fā)法中所用的溶劑為氟氯烷烴(C₂～C₆氟氯烷烴，優(yōu)選C₂～C₄氟氯烷烴)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案中，所說的核殼型含氟聚合物的核為由丙烯酸酯類單體、苯乙烯類單體、丙烯腈類單體或醋酸乙烯酯類單體中一種，二種或二種以上經(jīng)均聚或共聚所得的聚合物，更優(yōu)選的核為由式(1)所示單體聚合而成的聚合物

式(1)中，R₁為H或CH₃，R₂為C₁～C₆烷基。

所說的核殼型含氟聚合物的殼為由氟代丙烯酸酯類單體、氟代烯烴類單體、氟代苯乙烯類單體或氟代的乙烯基醚類單體中一種，二種或二種以上經(jīng)均聚或共聚所得的聚合物，更優(yōu)選的殼為由式(2)所示單體聚合而成的聚合物。

式(2)中，R₃為H或CH₃，R₄為C₁～C₈全氟烷基，a＝0、1、2或3。

其中所說的氟代烯烴類單體如(但不限于)：四氟乙烯、六氟丙烯、偏氟氯乙烯；所說的氟代苯乙烯類單體是指苯乙烯的苯環(huán)上全部或部分氫原子被氟取代原子或被三氟甲基取代的含氟化合物。

附圖說明

圖1.本發(fā)明實(shí)例1中的粗糙表面的掃描電子顯微鏡照片(大尺度)

圖2.本發(fā)明實(shí)例1中的粗糙表面的掃描電子顯微鏡照片(小尺度)

圖3.本發(fā)明實(shí)例1中經(jīng)熱處理2小時(shí)的粗糙表面的掃描電子顯微鏡照片

圖4.本發(fā)明實(shí)例1中的粗糙表面上水滴的接觸角照片

圖5.本發(fā)明實(shí)例4中的固體表面的掃描電子顯微鏡照片

具體實(shí)施方式

制備本發(fā)明所說的具有微孔結(jié)構(gòu)超疏水粗糙表面材料的方法，包括如下步驟：

(1)核殼型含氟共聚乳液的制備：

核單體(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯或/和丙烯酸甲酯)與殼單體(丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基乙酯)分別經(jīng)超聲波預(yù)乳化制成核單體預(yù)乳液和殼單體預(yù)乳液。采用現(xiàn)有的核殼型聚合物的乳液聚合方法獲得核殼型含氟共聚乳液。