[發明專利]在玻璃基體上形成超疏水涂層的方法

有效

• 申請號: 201110075128.0
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102219391A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 黃承亞;江強維;胡優;蘇冬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山市歌納衛浴有限公司
• 主分類號: C03C17/30
• 分類號: C03C17/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

技術領域

本發明涉及超疏水涂層的制備領域，特別涉及在玻璃基體上形成超疏水涂層的方法。

背景技術

超疏水表面一般是指固體表面與水的接觸角大于150o，前進接觸角與后退接觸角的差值小于5o的表面。由于超疏水表面與水滴的接觸面積非常小，水滴極易從表面滾落，因此，超疏水表面不僅具有自清潔功能，而且還具有防電流傳導、防腐蝕、防水、防霧、防霉、防雪、防霜凍、防黏附、防污染等功能，因而在建筑、服裝紡織、液體輸送、生物醫學、日用品與包裝、交通運輸工具以及微量分析等領域都具有廣泛的應用前景。

目前制備超疏水的方法和途徑有刻蝕法、相分離法、模板法、機械拉伸法、電紡絲法、自組裝法、溶膠凝膠法、等離子處理法、氣相沉積法、電化學法。

McCarthy小組報道利用光刻蝕的方法制備出一系列具有不同尺寸及圖案陣列結構的硅表面(Oner?D,?McCarthy?T?J.?Ultrahydrophobic?surfaces?effects?of?topography?length?scales?on?wettability[J].?Langmuir,?2000,?16(20):?7777-7782.)，然后利用硅烷化試劑進行疏水處理即可得到超疏水表面。Chen等利用納米球刻蝕的方法首先得到了排列整齊的單層聚苯乙烯(PS)納米珠陣列(Shiu?J,?Kuo?C,?Chen?P,?et?al.?Fabrication?of?tunable?superhydrophobic?surfaces?by?nanosphere?lithography[J].　Chem?Mater,?2004,?16(4):?561-564.)，再用氧等離子體處理以進一步減小納米珠的尺寸從而得到粗糙表面。在其表面覆蓋20nm厚的金膜并用十八硫醇(ODT)進行修飾可以增強其疏水性。通過調整PS納米珠的直徑(440～190nm)可以控制表面接觸角的大小(132o～168o)。

Erbil等首次以等規聚丙烯為成膜物質(Erbil?H?Y.,?Demirel?A?L.,?Avci?Y.,?Mert?O.,?Transformation?of?a?simple?plastic?into?a?superhydrophobic?surface,?Science,?2003,?299:?1377-1380.)，利用相分離的方法通過控制體系的溶劑、沉淀劑和成膜溫度制備得到了具有類似荷葉表面的多孔結構的超疏水表面，該表面上水的接觸角可達160o。徐堅等通過分子設計(Zhao?N.,?Xie?Q?D.,?Xu?J.,?et?al.,?Superhydrophobic?surface?from?vapor-induced?phase?separation?of?copolymer?micellar?solution,?Macromolecules,?2005,?38,?8996-8999.)，以含低表面能的嵌段聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷(PS-b-PDMS)作為成膜物質，通過水蒸氣誘導該嵌段聚合物的膠束溶液進行相分離，一步實現了形成表面粗糙度和對表面進行低表面能修飾的目的，得到了超疏水嵌段共聚物表面。

Lee等以多孔氧化鋁為模板(Lee?W.,?Jin?M?K.,?Yoo?W?C.,?Lee?J?K.,?Nanostructuring?of?a?polymeric?substrate?with?welldefined?nanometer-scale?topography?and?tailored?surface?wettability,?Langmuir,?2004,?20,?7665-7669.)，通過熱壓法制備得到了疏水性的聚苯乙烯(PS)納米纖維陣列。通過改變實驗用模板的形貌和尺寸，可以控制PS納米纖維的表面結構和表面粗糙度，從而實現了對表面疏水性能的調控。

韓艷春等(Zhang?J?L.,?Li?J.,?Han?Y?C.,?Superhydrophobic?PTFE?surfaces?by?extension,?Macromol.?Rapid.?Commun.,?2004,?25,?1105.)利用機械力軸向拉伸聚四氟乙烯(PTFE)膜來改變纖維晶體密度；薄膜表面的粗糙度隨著拉伸率的增大而增大，當拉伸率為190%時，得到了具有165o接觸角的超疏水表面。