[發(fā)明專利]一種大面積強疏水柔性薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510026535.0
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104609363A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 郭航;曾毅波;王婷婷;武曉林
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發(fā)明屬于表面化學技術領域，涉及強疏水柔性薄膜，尤其是涉及一種具有微納米結構的大面積強疏水柔性薄膜的制備方法。

背景技術

強疏水表面是指與水的接觸角大于140°，而滾動角小于10°的表面。荷葉表面就具有強疏水性能，水滴在荷葉表面的接觸角和滾動角分別161.0±2.7°和2°。這樣強的疏水能力使得荷葉表面產(chǎn)生了自清潔效應，當雨水落到葉片表面便很容易滾落，同時帶走臟物，實現(xiàn)表面的自清潔。把這種自清潔功能稱為“荷葉效應”。通過模仿荷葉效應，控制合理的表面粗糙度和較低的表面自由能，就能獲得強疏水表面。類似的強疏水表面在電纜防覆冰、織物自清潔，微機械中的抗粘層等方面具有廣泛的運用前景。

制備強疏水表面主要有兩種方式：低表面能的疏水材料表面上構建微米/納米級的粗糙結構；另外一類是用低表面能物質(zhì)在微米/納米級粗糙結構上進行修飾處理。基于上述兩種制備機理，并結合微加工工藝，制備強或者超疏水材料已經(jīng)不是難題。難點在于強疏水材料的實用性和制備方法是否適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，是否能夠大面積的使用。

M.Kim等(M.Kim,K.Kim,N.Y.Lee,et?al.A?simple?fabrication?route?to?a?highly?transparent?super-hydrophobic?surface?with?a?poly(dimethylsiloxane)coated?flexible?mold[J].Chemical?Communications,2007:2237-2239)報道了通過納米壓印技術在PDMS柔性基底上在制備直徑為100nm的圓孔陣列，獲得了接觸角大于150°的強疏水薄膜。納米壓印技術所采用的模板價格昂貴，形成的納米圓孔陣列不僅不連續(xù)，不均一，而且整體面積不超過8cm²，可有效使用的強疏水薄膜面積有限。目前欲通過納米壓印技術在低表面能物質(zhì)構建微米/納米級的粗糙結構從而獲得大面積，可產(chǎn)業(yè)化的強疏水薄膜的相關技術還有待進一步的完善。

公開號為CN103665415A的中國發(fā)明專利通過陽極氧化在鋁片上制備六邊形的多孔氧化鋁，而后在其表面修飾表面能低的聚烯烴樹脂高疏水獲得一種高透光強疏水微孔高分子薄膜。鋁通過陽極氧化會成為易脆的基材。該發(fā)明的缺陷是通過超聲把聚烯烴樹脂填充入多孔氧化鋁張，不僅填充不均勻，導致局部樹脂完全覆蓋所形成的多孔，而且由于超聲空化作用極易導致易脆的氧化鋁薄膜基底破裂。因此該發(fā)明不適合于產(chǎn)業(yè)化。

公開號為CN103172017A的中國發(fā)明專利通過光刻、刻蝕、和化學氣相沉積等典型的微加工技術在硅基上制備圓柱陣列，并修飾聚對二甲苯納米顆粒懸濁液，使得聚對二甲苯完全保型地沉積在硅基表面從而得到最終的強疏水襯底。硅片是剛性材料，不易彎折特性使得在硅片所制作的強疏水襯底難于適用于尤其是外形為曲面的鋁基、銅基、織布等工業(yè)產(chǎn)品上。

基于微加工技術制備小面積的強疏水材料或者薄膜的相關技術比較豐富，但難點在于類似的強疏水材料或者薄膜是否能夠大面積的使用，是否能夠應用于不同基底、不同形狀的工業(yè)產(chǎn)品上，是否能夠把相關技術可行地轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)化中，相關的問題還有待進一步的研究和探索。基于此，仍舊以微加工技術為基點，并結合傳統(tǒng)的機械加工技術，發(fā)明一種確實可用，廉價可靠，適用于產(chǎn)業(yè)化的強疏水薄膜就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供可一種可大面積制備，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的大面積強疏水柔性薄膜的制備方法。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種大面積強疏水柔性薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)采用微加工方法在硅片上制備出微通道陣列；

2)將帶有微溝道陣列的硅片裝配到模具底板中；

3)在硅片表面噴上脫模劑和PVDF乳液，然后倒入PDMS膠液，抽真空并預固化；

4)在設定溫度的氧氣環(huán)境中進行化學接枝處理；

5)化學接枝處理完畢，從模具中抽取得到所述大面積強疏水柔性薄膜。

步驟1)中，所述微加工方法可為氧化、光刻、各向異性濕法腐蝕等微加工方法；所述微通道陣列可為V字形微通道陣列或梯形微通道陣列；微通道陣列的各溝道相互平行，溝道的開口寬度可為3～30μm，溝道的深度可為2.5～30μm，溝道長度不小于50mm，相鄰溝道間距可為3～30μm，硅片上整體溝道的有效面積不小于2500mm²。