[發明專利]一種利用篩網模板法制備聚合物超疏水表面的方法

有效

• 申請號: 201010109225.2
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101851069A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 馮杰;鐘明強;林飛云
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C03C17/28
• 分類號: C03C17/28;C08J7/04;C04B41/83
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

技術領域

本發明涉及了一種利用篩網模板法制備聚合物超疏水表面的方法。

背景技術

超疏水表面是指與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。其在防水、防霧、防雪、防塵等方面具有廣闊應用前景。固體表面的超疏水性由其表面化學成分和微觀幾何結構共同決定。目前制備超疏水表面的方法有很多，例如電化學法、金屬刻蝕法、溶膠凝膠法、層層自組裝法以及模板法等。模板法因操作簡便，成本低廉以及環境友好等特性，是最有希望大規模生產超疏水表面的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種簡單的、廉價的、可以大面積制備超疏水表面的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種制備聚合物超疏水表面的方法，所述方法包括下列步驟：

(1)在平面或曲面的耐高溫基底上鋪展或固定一層金屬絲或耐高溫塑料絲制成的篩網，所述篩網的網孔為200-2500目；

(2)在篩網上熱壓疏水性熱塑性聚合物或將篩網熱壓到疏水性熱塑性聚合物表面上，控制熱壓溫度使聚合物表面達到粘流狀態，熱壓壓力、時間要求能保證篩網部分或全部嵌入聚合物表面；

(3)在低于疏水性熱塑性聚合物粘流溫度下，將篩網從聚合物表面上剝離，即得到聚合物超疏水表面。

本發明制得的為一種表面均勻分布微尖刺結構的聚合物表面，該表面具有超疏水性，與水的接觸角可達到150°以上，滾動角小于10°。

本發明步驟(1)中，所述的平面或曲面耐高溫基底為任何硬質或具有一定彈性的基底，包括各種金屬、玻璃、耐高溫聚合物(包括交聯的橡膠)、復合材料、陶瓷、木材等。優先選用硬質金屬基底。

本發明步驟(1)中，所述的金屬絲的材質可以是不銹鋼、鋁合金、銅等。所述的耐高溫塑料絲的材質可以是尼龍等工程塑料。所述篩網的網孔優選500-1200目。

本發明步驟(1)中，所述的鋪展或固定是指將篩網放置、黏合或焊接到相應的耐高溫基底上。

本發明步驟(2)中，所述的疏水性熱塑性聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龍等熱塑性塑料或熱塑性彈性體。優選聚乙烯或聚丙烯。

本發明步驟(2)中，所述的熱壓是指在一定溫度一定壓力下，將篩網壓入聚合物表面一定深度，或者將篩網與聚合物薄膜、片材或熔體疊合后送入壓延輥間擠壓。篩網壓入的前提是聚合物表面發生粘流。對高密度聚乙烯，熱壓溫度優選140～200℃，熱壓壓力優選為0.3-0.8MPa，熱壓時間優選為0.5～1分鐘。

本發明步驟(3)中，所述的剝離是指在室溫至聚合物相應的粘流溫度之間，將篩網與聚合物撕開。剝離溫度越高，表面微結構越容易被拉長。

本發明所述的“耐高溫”是指材質的熱變形溫度高于被熱壓的聚合物的粘流溫度。即所述篩網和耐高溫基體的材質的熱變形溫度均高于被熱壓的聚合物的粘流溫度。

本發明可采用掃描電鏡(SEM)來觀察所得表面的微觀形貌，用接觸角測量儀測量所得表面水的接觸角。

本發明所述的聚合物超疏水表面的制備方法，其中表面的超疏水性可由篩網孔徑大小、模壓溫度、脫模溫度以及模壓壓力來控制。本發明方法操作工藝簡單、成本低、環保性和重復性好，且易于大面積制備，易于與流延技術相結合，為規模制備聚合物超疏水薄膜提供了極強的理論和試驗指導，具有重要工程應用價值。

附圖說明

圖1是孔徑為500目的不銹鋼篩網模板的SEM圖。

圖2是孔徑為800目的尼龍篩網模板的SEM圖。

圖3是用孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板、在180℃下模壓HDPE5分鐘、40℃下脫模所得HDPE表面的SEM圖和接觸角照片。

圖4是以孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板在180℃下模壓HDPE5分鐘、100℃下脫模所得HDPE表面的SEM圖和接觸角照片。

圖5是以孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板在180℃下模壓HDPE5分鐘、100℃下脫模所得HDPE表面的動態接觸角。

圖6是以孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板在180℃下模壓HDPE5分鐘、120℃下脫模所得HDPE表面的SEM圖和接觸角照片。

圖7是4μl大小的水滴在圖6所對應表面上滾動瞬間的圖片。

圖8是以孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板在135℃下模壓LDPE5分鐘、100℃下脫模所得LDPE表面的SEM圖和接觸角照片。

圖9是以孔徑為500目的不銹鋼篩網為模板在190℃下模壓PP?5分鐘、120℃下脫模所得PP表面的SEM圖和接觸角照片。