[發明專利]一種透明/不透明狀態可開關的PDMS超疏水柔性膜制備方法

有效

• 申請號: 202110050729.X
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112940308B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 盧學剛;溫小翔;魏超萍;劉宇婷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L83/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種透明/不透明狀態可開關的PDMS超疏水柔性膜制備方法，該方法首先采用噴涂法將乙酸鈉乙醇溶液噴涂到玻璃基片上得到乙酸鈉多孔涂層，然后將PDMS前驅體溶液涂覆在多孔涂層表面，待PDMS前驅液充分滲入涂層孔洞后加熱固化，進一步將固化后的乙酸鈉/PDMS復合薄膜從玻璃基片上揭下來泡在水中使乙酸鈉溶解，得到表面具有分等級微凸結構的柔性膜。該柔性膜不但具有表面超疏水特性，可粘附于大多數物體表面賦予其表面超疏水性能，而且其透明/不透明狀態可通過乙醇溶劑進行開關，在防偽、室內隱私隔斷、采光裝飾等領域有著廣泛應用前景。本發明的制備方法具有操作簡單、綠色環保、可大批量生產等優點。

技術領域

本發明屬于超疏水柔性智能窗材料制備技術領域，具體涉及一種透明/不透明狀態可開關的PDMS超疏水柔性膜的制備方法。

背景技術

智能窗材料是一類透光率動態可調的新型光學功能材料，在建筑節能、廣告裝飾、商品防偽、隱私防護等領域有著廣闊的應用前景。目前已報導的智能窗材料中，調控透光率的手段主要包括電場、磁場、光照、溫度、濕度、機械力等。由于此類智能窗材料制備工藝較復雜，成本高，性能穩定性不足等原因，使其在實際生產和應用中受到一定限制。而利用特定溶劑對智能窗透光率進行調控作為一種特殊的調控方式，受到人們的極大關注。這種溶劑開關型智能窗在商品防偽領域有著潛在的應用。另外，傳統智能窗材料由于不具備自清潔能力，長期使用過程中會遇到被水浸濕、表面結冰及表面被灰塵污染等問題，導致性能逐漸下降甚至功能喪失。通過在智能窗材料表面構筑超疏水結構，是實現防水、防結冰及自清潔的有效途徑。這種表面超疏水智能窗材料在建筑節能采光、室內外裝飾等領域有著廣泛的應用前景。

材料的透光性能除了取決于材料本身的透光率外，還與材料表面的微結構有關。表面粗糙結構會使光散射增強，透光率下降。而當溶劑的浸潤造成表面粗糙度下降時，會降低光散射作用，使透光率增加。基于這一原理可通過在透明材料表面構造微凸結構來實現透光率的溶劑調控。

超疏水性是一種水接觸角大于150°的特殊潤濕性，取決于材料表面粗糙度和表面能。在低表面能材料表面構筑分等級微納米結構可獲得超疏水性。超疏水智能窗材料不但防水，還具有自清潔功能，在建筑采光、室內外裝飾設計等方面有重要的用途。

發明內容

為了實現上述設計目標，本發明提供一種透明/不透明狀態可通過乙醇開關的PDMS超疏水柔性膜的制備方法。受骷髏花花瓣在干燥和濕水兩種狀態下分別呈現不透明和透明現象以及荷葉表面微凸結構的啟發，利用噴涂形成的多孔乙酸鈉涂層為犧牲模板，在柔性PDMS薄膜表面構筑微凸結構。利用微凸結構對入射光的散射來產生不透明狀態，同時，由于乙醇與PDMS的親和性，當表面微凸結構被乙醇浸潤并填平時光散射減弱，形成透明態。這種透明/不透明狀態可開關的柔性智能窗材料在商品防偽領域有廣闊應用前景。另外，仿荷葉的微凸表面結構使得柔性膜具備超疏水特性，當其作為柔性磨砂貼膜使用時，其自清潔能力使得該柔性貼膜比傳統磨砂玻璃具有更大的靈活性和優勢，在室內隱私保護、建筑采光修飾等領域有著巨大的應用潛力。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種透明/不透明狀態可開關的PDMS超疏水柔性膜制備方法，使用噴涂法在玻璃基片上形成多孔乙酸鈉犧牲模板，將PDMS前驅液涂覆于乙酸鈉模板表面使其充分滲入到模板孔洞中，加熱固化得到乙酸鈉/PDMS復合膜，然后用揭膜法實現復合膜從玻璃基片表面的脫離，最后采用水中浸泡的方法去除乙酸鈉，得到表面具有微凸結構的柔性PDMS膜。具體步驟如下：

第一步，配溶液：

配置一定濃度的乙酸鈉乙醇溶液，同時配置PDMS前驅體溶液。

所述乙酸鈉酒精溶液濃度在1wt％～5wt％范圍內可調，溶質除了乙酸鈉之外，也可用氯化鋰、氯化鋁、氯化鐵、氯化鎳、氯化銅、氯化鋅、乙酸鉀等可溶于乙醇溶劑的鹽類替換；溶劑除了乙醇外，也可以用乙醇/水混合液代替。PDMS前驅體基本組分與固化劑按質量比10:1比例混合，靜置30～60分鐘至氣泡全部消除后使用。