[發明專利]一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法

有效

• 申請號: 201210388555.9
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103724639A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 楊得全;萬方;侯遠
• 申請（專利權）人: 無錫市順業科技有限公司
• 主分類號: C08J5/00
• 分類號: C08J5/00;C23C4/10
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 高之波;鄔玥

技術領域

本發明屬于聚合物材料表面改性領域，更具體涉及一種利用熱噴涂模板法改性聚合物材料表面的方法。

背景技術

目前對于金屬基體材料表面的超疏水改性方法主要有以下幾種：（1）蒸汽誘導相分離法，將溶解于二甲基甲酰胺（DMF）的聚苯乙烯-b-二甲基硅氧烷共聚物（PS-b-PDMS）在相對濕度為60%的環境下涂布，得到超疏水表面。（2）激光和等離子體刻蝕法，在室溫環境下用CO₂脈沖激光處理聚二甲基硅氧烷（PDMS），其表面的WCA高達175°；在氧氣氣氛下用等離子處理LDPE膜，然后再在CF₄氣氛下用等離子處理，獲得透明度高的超疏水LDPE膜。

但這些方法均存在一些不足之處，如蒸汽誘導相分離法可能存在膜強度不夠好的缺點。激光和等離子體刻蝕法的儀器昂貴、成本高、得到超疏水表面積有限，因此在實際應用中受到了一定的制約。

發明內容

本發明提供一種利用熱噴涂模板法制備聚合物超疏水表面的方法，包括如下步驟：

步驟1：在平面基底上放置熱噴涂模板；

步驟2：在步驟1的熱噴涂模板上熱壓聚合物，控制熱壓溫度使聚合物表面達到粘流狀態；

步驟3：在低于聚合物的粘流溫度下，將熱噴涂模板與聚合物分離，即制得超疏水聚合物表面。

在一些實施方式中，步驟1中的平面基底為耐高溫材料。

在一些實施方式中，耐高溫材料為鋁板。

在一些實施方式中，步驟1中的熱噴涂模板的基底為不銹鋼或鋁合金，熱噴涂模板的表面噴涂硬質合金，基底與粉末通過粘結體粘結。

在一些實施方式中，硬質合金為碳化鎢，碳化鎢的粒徑為20～45um，粘結體為鎳粉。

在一些實施方式中，步驟2中的聚合物為疏水性和熱塑性聚合物。

在一些實施方式中，步驟2中的聚合物為聚乙烯或聚丙烯或聚碳酸酯或聚四氟乙烯。

在一些實施方式中，步驟2中的熱壓溫度高于聚合物的玻璃化轉變溫度，步驟2中的熱壓溫度低于聚合物的熔點。

在一些實施方式中，所述步驟3中的超疏水聚合物表面為不規則分布的納米-微米尺寸的尖刺結構，所述聚合物表面的水接觸角大于150°，滾動角小于10°。

本發明的聚合物表面的疏水性是靠微尖刺結構實現的。微尖刺結構表面可以填充大量的空氣，在微尖刺之間，水滴與表面接觸的話，空隙中的空氣對液滴起到一個支撐的作用，使得液滴與這個表面形成小面積的接觸，從而降低了液滴對表面的粘附力，能夠很容易的滾落。

聚合物表面的微尖刺結構可由模板表面噴涂粉末的粒徑大小、模壓溫度、脫模溫度以及模壓壓力來控制。表面熱噴涂粉末的粒徑越小，微尖刺結構之間的空隙越小，則疏水效果就越好；模壓的溫度升高的話能夠改善疏水性，但是不宜高于聚合物的熔點；脫模溫度升高，表面微尖刺結構更加明顯，疏水效果也更好；模壓壓力升高，聚合物與模板之間的接觸更加緊密，能夠促進疏水表面的形成。

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，具有重要的工程應用價值。

附圖說明

圖1是鋁合金熱噴涂模板的電鏡照片；

圖2是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例一所得的薄膜的放大500倍的電鏡照片；

圖3是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例一所得的薄膜的放大5000倍的電鏡照片；

圖4是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例一所得的薄膜的放大25000倍的電鏡照片；

圖5是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例一所得的薄膜的接觸角照片；

圖6是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例二所得的薄膜的放大500倍的電鏡照片；

圖7是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例二所得的薄膜的放大5000倍的電鏡照片；

圖8是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例二所得的薄膜的放大25000倍的電鏡照片；

圖9是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例二所得的薄膜的接觸角照片；

圖10是本發明一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法的實施例三所得的薄膜的放大500倍的電鏡照片；