[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚合物基定向超疏水材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110459213.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102582009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐誼平;鄭國(guó)渠;曹華珍;侯廣亞;徐幸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B29C43/02
• 分類(lèi)號(hào): B29C43/02;B29C43/58;B29C43/32;C23F1/20
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超疏水材料的制備，特別涉及一種聚合物基定向超疏水材料的制備方法。

(二)背景技術(shù)

來(lái)自于荷葉的靈感，超疏水材料能有效地防濕，凝水，這種性能對(duì)于一些必須保持干燥，清潔的材料設(shè)備是非常重要的。來(lái)自于蒼蠅眼的靈感，超疏水材料能有效地防霧、防垢，適用于很多光學(xué)材料領(lǐng)域。另外，由于超疏水材料表面上水滴極易滾動(dòng)，可以有效的減小水的阻力而在室外建筑物表面、管道、潛艇等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

對(duì)于水稻葉的研究發(fā)現(xiàn)，超疏水表面微米級(jí)別的定向突起能有效的控制水滴的滾動(dòng)方向，從而使定向疏水成為可能。定向疏水能保證水滴盡可能的在一個(gè)方向上流動(dòng)，達(dá)到水滴走向可控的目標(biāo)。定向疏水不僅本身應(yīng)用前景可觀，而且還在超疏水性“開(kāi)關(guān)”上提出了一種新的探索方向。

現(xiàn)有的定向超疏水工藝非常復(fù)雜，例如微納加工、納米蝕刻等技術(shù)，設(shè)備要求高，工期長(zhǎng)，成本高等缺點(diǎn)，而從生物體上復(fù)形的工藝則具有形狀單一、步驟繁瑣、無(wú)法大面積制備等的缺陷。所以開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單實(shí)用的制備方法，是推廣應(yīng)用定向超疏水材料的關(guān)鍵。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、性能優(yōu)異的聚合物基定向超疏水材料的制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種聚合物基定向超疏水材料的制備方法為：(1)以針狀的金屬絲或合成纖維為模板，先將模板與純鋁片(純度大于96.0％)置于乙醇或丙酮中清洗并浸泡1h，80℃烘干，去除表面污垢后得到預(yù)處理后的模板和預(yù)處理后的純鋁片，將預(yù)處理后的模板排列在預(yù)處理后的純鋁片上，并施加20～200MPa壓力持續(xù)壓制50～100s，之后剝離模板得到壓制過(guò)的純鋁片，將壓制過(guò)的純鋁片用去離子水洗滌并烘干，然后浸泡于刻蝕試劑中5～180s，獲得前軀體；所述模板的徑寬為5～40μm，所述刻蝕試劑為質(zhì)量濃度10～40％鹽酸水溶液和質(zhì)量濃度20～40％氫氟酸水溶液以體積比1：0.5～2的混合溶液；(2)以聚合物為復(fù)型材料，將步驟(1)制得的前軀體置于與之匹配的模具內(nèi)，將聚合物顆粒撤在所述的前軀體上，加熱模具至聚合物的熔化溫度，持續(xù)至聚合物完全熔化并軟化，在軟化的聚合物上施加20～200MPa的壓力持續(xù)10～30min，待模具冷卻后，取出，剝離去除前軀體，獲得聚合物基定向超疏水材料，所述聚合物為高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酯中的一種。

進(jìn)一步，步驟(1)所述金屬絲為下列之一：不銹鋼絲、銅絲、鋁絲、鈦絲或鎳絲，所述合成纖維適合多種纖維材料，優(yōu)選為下列之一：碳纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維或聚四氟乙烯纖維。

優(yōu)選的，步驟(1)所述模板采用機(jī)械打磨和/或在鹽酸和氫氟酸的混合溶液中緩慢腐蝕將所述的金屬絲或合成纖維制備成徑寬為5～40μm圓柱形，所述鹽酸和氫氟酸混合液為鹽酸、氫氟酸和水以質(zhì)量比為1∶0.5～4∶3～10的混合溶液。

也推薦步驟(1)所述模板為金屬絲或合成纖維編成的網(wǎng)孔大小為10～60μm，徑寬為5～40μm的網(wǎng)或表面具有明顯網(wǎng)狀凹凸結(jié)構(gòu)的氈。

本發(fā)明優(yōu)選，步驟(1)所述將模板排列在所述預(yù)處理后的純鋁片上，所施加的壓力為160MPa持續(xù)60s，剝離模板后得到壓制過(guò)的純鋁片。

步驟(2)推薦在軟化的聚合物上施加50～110MPa的壓力持續(xù)30min。

步驟(2)推薦以聚合物為復(fù)型材料，將步驟(1)制得的前軀體置于與之匹配的模具內(nèi)，再將聚合物顆粒撤在所述的前軀體上，加熱模具至150～200℃，持續(xù)30min，完全熔化并軟化，在軟化的聚合物上施加20～200MPa的壓力持續(xù)10～30min，待模具冷卻后，取出，剝離去除前軀體，獲得聚合物基定向超疏水材料所述的聚合物為高密度聚乙烯或聚丙烯。

步驟(2)聚合物顆粒的質(zhì)量用量對(duì)本發(fā)明沒(méi)有影響，主要目的是用于壓片，通常優(yōu)選為10～20g/dm²前軀體。

由于本發(fā)明工藝主要在材料表面進(jìn)行，所以對(duì)材料的表面清潔度較高。