[發明專利]一種實現材料表面超疏水性的二級微結構的制備方法

在審

• 申請號: 201811568965.5
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109679128A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 吳化平;蔣坤鵬;孫申申;徐振雄;林森鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L83/04
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種實現材料表面超疏水性的二級微結構的制備方法，在基體上用硅膠材料制備一級微結構表面，將制備好的一級微結構浸泡在氫氧化鈉溶液中；取出后，分別用無水乙醇，去離子水超聲清洗，把基體上殘余的氫氧化鈉溶液完全去除；用鼓風干燥箱對基體進行烘干處理；制得符合要求的超疏水性二級微結構薄膜。本發明的制備方法利用氫氧化鈉溶液制備二級微結構，工藝簡單，反應條件溫和，原料易取得，不會造成二次污染，且成本較低。

技術領域

本發明涉及基體表面處理技術領域，特別涉及材料表面超疏水性的二級微結構的制備方法。

背景技術

超疏水表面由于其優異的防水性能，在國防、農業、工業生產和日常生活中有著廣泛的應用前景，例如防止積雪、防霧、防污、防腐、自清潔、實現油水分離等。研究表明，材料表面的超疏水特性由材料表面微觀結構和表面自由能共同決定，含有一定微納米結構的低表面能材料可以極大地提高材料的超疏水性能。因此，在低表面能的材料表面構建超疏水微觀結構，或在已經具有超疏水微觀結構的表面上進行化學修飾降低其表面能成為了制備超疏水表面的重要方法。

而相對于單一尺度的微觀結構，例如西瓜葉、蝴蝶的眼角膜等，具有分級復合微納米構型的表面更容易實現超疏水性，例如荷葉表面的微米乳突上存在著大量的納米突起，這種微納米分級結構是荷葉表面表現出超疏水性的根本原因。

目前，制備分級復合微納米構型的主要方法有很多種，例如模板法、等離子刻蝕法、溶膠-凝膠法、氣相沉積法、相分離法等，這些方法通常需要更長的加工周期、復雜的儀器設備，成本高，難以大規模制備以及制備出的微結構大多大小不一、分布不均。

發明內容

本發明針對傳統的二級微結構制備過程中，操作及制備過程較復雜，添加的含氟修飾物易造成環境二次污染、一級微結構與二級微結構制備過程中因選用不同物質而導致的結構不牢靠等問題，提出一種在一級微結構基礎上直接制備二級微結構的方法，此方法操作簡單、反應條件溫和、無二次污染、制備過程較簡單、不需要特殊的加工設備、不需要昂貴的低表面能氟化物進行修飾、原料易取得、且制備的二次微結構更加牢靠。

本發明采用的技術方案是：一種實現材料表面超疏水性的二級微結構的制備方法，包括以下步驟：

1)在基體上用硅膠材料制備一級微結構表面，將制備好的一級微結構浸泡在氫氧化鈉溶液中；

2)取出后，分別用無水乙醇，去離子水超聲清洗，把基體上殘余的氫氧化鈉溶液完全去除；

3)用鼓風干燥箱對基體進行烘干處理；制得符合要求的超疏水性二級微結構薄膜。

所述的方法，步驟1)中所述的硅膠材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

進一步地，步驟1)中氫氧化鈉溶液溶度為17-18mol/L；浸泡時間為6h。

步驟2)中無水乙醇進行超聲清洗時間為10-15min，再用去離子水超聲清洗的時間為10-15min。

所述的方法，步驟1)中一級微結構的具體制備方法為：

i)將15-20ml聚二甲基硅氧烷(PDMS)預聚體與交聯劑滴至離心管中，兩者比例約為預聚體：交聯體為10：1；配比完成后，攪拌約15min備用；

ii)將攪拌好的離心管放入真空干燥箱，當內部接近真空時可關閉真空干燥箱上的真空閥，關閉真空泵，再使離心管在真空干燥箱內靜置15分鐘；

iii)將靜置后氣泡已消失的PDMS取出，均勻倒至具有微結構的模板上；將模板放置在真空干燥箱內，打開開關，當內部抽至接近真空時可關閉真空泵及真空閥；靜置約20min后即可取出模板，并放置在90℃的鼓風干燥箱內2h，使其固化；

iv)將固化后的PDMS從具有微結構的模板上剝離，制得符合要求的一級微結構；