[發(fā)明專利]一種超疏水超疏油高分子納米涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810009845.5
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108264815B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉羽敏;石梟;孫敏
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: C09D143/04
• 分類號: C09D143/04;C09D135/02;C08F220/24;C08F230/08;C08F222/14;C08F2/34
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

本發(fā)明公開了一種超疏水超疏油高分子納米涂層的制備方法，所述高分子納米涂層為含氟丙烯酸酯類聚合物構(gòu)成的薄膜，且其具有納米結(jié)構(gòu)，所述制備方法為引發(fā)式化學(xué)氣相沉積法，將基底放于反應(yīng)腔中，將反應(yīng)腔抽至真空狀態(tài)，將前驅(qū)體通入到腔中；其中前驅(qū)體包括引發(fā)劑、交聯(lián)劑和單體；使反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)、熱源溫度、熱源與基底距離、以及基底溫度到達(dá)預(yù)定的值，在腔體內(nèi)部的引發(fā)劑氣體分子會因高溫發(fā)生裂解產(chǎn)生初級自由基，初級自由基與吸附在樣品表面的單體進(jìn)行原位聚合形成高分子薄膜，也通過這些工藝控制來調(diào)節(jié)納米涂層的納米形貌。該制備方法制得的高分子納米涂層具有優(yōu)異的超疏水超疏油效果，可用于電子器件、醫(yī)療器材、生物仿生、紡織服裝等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超疏水超疏油高分子納米結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，特別涉及一種具有表面納米列陣結(jié)構(gòu)的含氟丙烯酸酯聚合物涂層的化學(xué)氣相制備法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

材料表面接觸角大于150°則稱為超疏水超疏油表面，即水、油、表面活性劑等各類液滴在表面可以呈現(xiàn)接近圓球型狀態(tài)，在微小的傾斜角度變化下液滴就會滾落。超疏水超疏油表面具有抗粘附、抗污染、自清潔等獨(dú)特的性質(zhì)，在生活和生產(chǎn)中都有巨大的潛在的應(yīng)用價(jià)值。通過研究發(fā)現(xiàn)，影響材料表面超疏現(xiàn)象的因素主要有兩個(gè)：①低表面能的化學(xué)組成；②表面具有一定粗糙度。結(jié)合以上兩點(diǎn)，現(xiàn)有的超疏水超疏油表面主要有以下兩條技術(shù)路線：①先制備得到低表面能的表面，再進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)化；②先得到具有一定粗糙度的表面，再進(jìn)行表面改性。實(shí)現(xiàn)這兩條技術(shù)路線的方法有液相法、氣相法、噴涂法等。

在現(xiàn)有的研究成果中，中國專利CN104627952A公開了一種用光刻技術(shù)在超疏水超疏油表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的方法，該方法即為上文中提到的技術(shù)路線①。先制備一個(gè)柔性疏水疏油底層，再進(jìn)行光刻膠曝光，最后是曝光區(qū)域剝離，得到結(jié)構(gòu)化的超疏水超疏油表面。中國專利CN102427083A公開了一種結(jié)構(gòu)化表面超疏改性的制備方法，該方法即為上文中提到的技術(shù)路線②。該方法用XeF₂氣相刻蝕或DRIE刻蝕工藝，在基底上形成“T”字型微結(jié)構(gòu)，再利用化學(xué)氣相沉積工藝或全氟化硅烷單分子自組裝技術(shù)，形成表面低表面能涂層，從而得到超疏水超疏油表面。中國專利CN103408709A公開了一種適于廣泛基底的超疏水超疏油涂層及其制備方法，該方法為傳統(tǒng)液相方法。該方法是先制備納米二氧化硅顆粒、含氟聚合物、固化劑和有機(jī)溶劑均勻混合液。采用浸涂的方法，將基底材料浸沒在所配溶液中，超聲處理，最后自然晾干或者真空干燥。所用溶劑為甲苯、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷等混合液。中國專利CN105499092A公開了一種超雙疏表面層及層層原位噴涂反應(yīng)制備方法。將醋酸水溶液和氟硅烷溶液噴涂在基底上，常溫固化后再進(jìn)行層層噴涂，得到超疏水超疏油表面。但綜上可以看出，以上技術(shù)都存在明顯缺陷。無論是先得到低表面能材料，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，還是在結(jié)構(gòu)化表面改性都不能避免步驟繁瑣，成本高，操作復(fù)雜的缺陷。而傳統(tǒng)的液相方法也總是存在大量使用溶劑的問題，這就有可能造成基底材料被溶劑破壞，去溶劑化步驟導(dǎo)致的高成本、高污染等問題。噴涂法對于基底形狀不規(guī)則的表面，也存在著涂層不均的缺陷。

在已有研究成果中，利用化學(xué)氣相沉積制備材料表面納米結(jié)構(gòu)普遍存在能耗高、設(shè)備要求嚴(yán)格、僅限無機(jī)材料等問題。中國專利CN102432059A公開了一種化學(xué)氣相沉積制備ZnO納米結(jié)構(gòu)的方法，該方法將Zn粉置于陶瓷容器內(nèi)，在石英管式爐內(nèi)抽真空后加熱至800℃，最后通入氬氣、丙酮等混合氣體進(jìn)行反應(yīng)制得。中國專利CN105401200A公開了一種超疏水金屬表面的制備方法，該方法將陽極氧化處理后的鋁片放入派瑞林涂覆設(shè)備中，利用CVD蒸鍍法進(jìn)行鋁表面超疏水改性，所用原料parylene-N的熱解溫度為680℃。經(jīng)該方法改性的金屬表面可制備得到低表面能涂層，但無納米結(jié)構(gòu)，且同樣存在熱解溫度高、能耗大、設(shè)備要求高等問題。