[發明專利]一種聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面的制備方法

在審

• 申請號: 202011605420.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112810029A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 周明勇;翟瞻宇;劉生軼;蔣炳炎
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C45/00
• 分類號: B29C45/00;B29C59/00;B29C71/00;B29L7/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 郭蓓霏

本發明公開了一種聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面的制備方法，包括如下步驟：首先制備表面含微米凸出結構的聚碳酸酯平板，然后在聚碳酸酯平板表面上噴涂有機溶劑，進行誘導結晶，靜置直至有機溶劑完全揮發，清洗、干燥后，即得到所述的聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面。本發明的制備方法，工藝簡單，設備便宜，可以實現尺寸的精確調控和微納復合多層次結構的復制，加工效率高，便于大面積制備。制備得到的聚碳酸酯微納復合結構，壽命長，耐磨性好，能夠滿足惡劣環境、工況的要求。

技術領域

本發明屬于微納復合結構技術領域，尤其涉及一種聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面的制備方法。

背景技術

在自然界中，超疏水的現象無處不在并引起了科學家們的廣泛關注，其中最典型的是荷葉表面，液滴在其表面可以隨意地滾動并帶走表面的物質，這種自清潔的特性通常被稱作“荷葉效應”。近些年來，基于“荷葉效應”的超疏水表面以其自清潔、不沾水和抗污染的這些特殊性質，在工業和日常生活中得到了廣泛的應用。例如，超疏水表面可用于自清潔、防塵防污及石油管道輸送等惡劣工作環境中，具有較高的應用價值。通過觀測荷葉等自清潔植物葉片表面的微觀形貌，發現其表面密布了由各個層次的微、納米結構組織的突起結構，這些微納復合的突起結構與其表面的蠟狀物質將荷葉表面的水滴支撐起來，呈現出超疏水的效果。納米結構的另外一個重要應用則是對制件表面浸潤特性的改善。例如，水黽腿部的微米級剛毛和納米溝槽、蚊子復眼中的微米半球狀結構及其表面覆蓋的納米錐結構和沙漠甲蟲背部翅膀上密布的“麻點”突起物等表面微納結構，均能實現對其表面浸潤特性的大幅度改善。

研究表明，材料表面的浸潤特性主要是受材料表面的自由能以及材料表面的粗糙結構這兩個因素所影響。而固體表面與液體的接觸角是表征固體表面浸潤特性的重要參數之一。由于疏水及超疏水表面在自清潔、抗污染等領域有著廣泛的應用前景，其制備技術也越來也受到關注。根據材料浸潤特性的影響因素，制備疏水及超疏水表面的方法大致也分為兩類，一類是通過表面改性或者選用低表面自由能的材料實現表面的疏水特性；另一類則是通過在表面構造粗糙的微觀結構，使其達到表面疏水效果。

現有聚合物表面微納復合結構及超疏水表面的主要制備方法和技術缺陷如下：(1)采用陽極氧化鋁模板法、生物模板法等技術在聚合物表面復制出納米級的粗糙結構，但這些方法是基于某種固定的模板，難以實現尺寸的精確調控和微納復合多層次結構的復制；(2)采用飛秒激光等高能束加工方法在聚合物表面加工出規則、結構可控的微納結構及超疏水表面，但這種技術的加工效率偏低、難以加工大面積的超疏水表面；(3)采用靜電紡絲等技術制備納米級的纖維絲網空間結構，可實現超疏水表面的大面積制備，但該技術制備的結構表面壽命有限，耐磨性差，難以滿足惡劣環境、工況的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種結合表面誘導結晶化學改性技術和微米凸出結構注塑成型技術的方法，在聚碳酸酯表面制備微納復合結構超疏水表面。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面的制備方法，包括如下步驟：

(1)以聚碳酸酯為注射成型材料，通過注射成型模具制備表面含微米凸出結構的聚碳酸酯平板；

(2)在所述步驟(1)得到的聚碳酸酯平板表面上噴涂有機溶劑，進行誘導結晶；

(3)將所述步驟(2)后得到的聚碳酸酯平板靜置直至有機溶劑完全揮發，清洗、干燥后，即得到所述的聚碳酸酯微納復合結構超疏水表面。