[發明專利]一種可化學自修復超疏水特性的具有微形貌材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410114838.3
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103881125A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉宇艷;呂通;謝志民;張恩爽;王永臻
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L63/00;C08K5/17
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技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種可化學自修復超疏水特性的具有微形貌材料的制備方法。

背景技術

通過對植物表面的分析，人們認識到由低表面自由能材料構成的粗糙表面應該具有較高的疏水性。超疏水表面是一種極端水不浸潤的表面，水在表面容易團成球狀并且滾動，一般來說超疏水表面具有較大接觸角(〉150°，滾動角〈10°)。在自然界中這種表面廣泛存在，同時模仿自然界超疏水表面材料如自清潔材料、防腐防霧材料、液體收集及油水分離材料等均有較廣泛的應用。超疏水材料的一種主要制備方法是在材料表面引入低能化學組分，而這些低能化學組分在實際應用的過程中不可避免地會受到化學損傷，使表面微形貌的化學性質改變而喪失超疏水特性，大大降低了材料使用的耐久度。在此情況下，對具有高耐久度、可自修復材料的開發具有十分重要的意義。超疏水表面一般可以通過兩類技術路線來制備：一類是在低表面能的疏水材料表面上構建微米-納米級粗糙結構；另外一類是用低表面能物質在微米-納米級粗糙結構上進行化學修飾處理。其中，制備合適微米-納米級粗糙結構的方法是相關研究的關鍵。從制備方法來說，主要有蒸汽誘導相分離法、模板印刷法、電紡法、溶膠-凝膠法、模板擠壓法、激光和等離子體刻蝕法、拉伸法、腐蝕法以及其他方法。

發明內容

針對超疏水材料表面微形貌易受到化學損傷這一問題，本發明提供了一種可化學自修復超疏水特性的具有微形貌材料的制備方法，該方法制備的材料可自修復由于化學損傷導致材料超疏水特性的消失。這種方法簡單可行，可以極大地增加超疏水材料的使用壽命，增強材料的耐久度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種可化學自修復超疏水特性的具有微形貌材料的制備方法，具體制備步驟如下：

一、氫氣泡模板的制備：

利用氫氣泡法在金屬片表面電鍍一層多孔金屬作為材料微形貌的模板。

本步驟中，所述金屬為Ni。

本步驟中，所述模板采用氫氣泡法、光刻法、感應耦合等離子體刻蝕法、電子束和氧等離子體干刻蝕法、AFM刻蝕法、氧化鋁模板法、化學氣相沉積法或軟刻蝕技術制備。

二、具有微形貌的環氧樹脂材料的制備：

配制環氧樹脂固化體系，并向其中加入增韌劑，然后將配制好的環氧樹脂體系以及氫氣泡模板放入金屬模具固化，固化后脫去氫氣泡模板，即得具有微形貌的環氧樹脂材料。

本步驟二中，所述增韌劑與環氧樹脂的質量比為0.02-0.33_∶1。

本步驟二中，所述增韌劑為辛胺。

三、對具有微形貌的環氧樹脂進行表面化學組分的修飾：

使用氟化癸基聚倍半硅氧烷和氟化硅烷的乙醇溶液作為涂層，對步驟二制備的環氧樹脂材料表面進行浸泡處理，使材料表面修飾上化學自修復超疏水涂層，其中氟化癸基聚倍半硅氧烷和氟化硅烷的體積比為1_∶3-6，浸泡時間為2-7小時。

本發明使用環氧樹脂材料作為主體材料，使用氫氣泡模板法制備材料表面的微形貌。本發明應用的環氧樹脂材料具有良好的耐磨性和耐酸堿腐蝕性，是制備化學可修復超疏水材料的優良選擇。其表面的化學修飾使用氟化癸基聚倍半硅氧烷和氟化硅烷的乙醇溶液作為涂層，通過加熱使經過化學損傷后的超疏水表面自修復，內部化學修飾涂層通過熱處理向表面進行遷移，從而重新獲得超疏水特性。實現了材料在應用過程中出現化學損傷后可進行自修復，恢復原來的超疏水性。

相比較于現有方法，本發明具有以下優點：

1、超疏水材料以及微形貌模板的制備工藝制備簡便，參數可控，可以用于大規模制造。

2、超疏水材料自修復方法較為簡單，自修復率較高，僅通過加熱便可進行超疏水自修復過程。

3、原料成本低，制備過程簡單，無需復雜儀器，與其他超疏水材料制備方法，如：光刻模板法相比，成本大大降低。

附圖說明

圖1為環氧樹脂澆筑固化過程示意圖；

圖2為脫模后的超疏水材料示意圖；

圖3為多孔金屬模板的SEM圖；

圖4為表面經過化學修飾之后超疏水材料的示意圖；

圖5為經過空氣等離子處理后超疏水表面的示意圖；

圖6為經過化學自修復之后超疏水材料的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。