[發明專利]一種PDMS單層超疏水柔性薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202111266639.0
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113968991A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 王艷艷;徐志勇;彭長四
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00;C08J7/06;C08J5/18;C08L83/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了一種PDMS單層超疏水柔性薄膜及其制備方法，由PDMS橡膠及其表面粗糙結構組成薄膜，粗糙結構為納米褶皺或者納米褶皺與二氧化硅粉末。將PDMS橡膠固化前體與磨砂玻璃貼紙復合，固化后剝離，得到表面不平的PDMS橡膠；然后將PDMS橡膠的不平面經過火烤或者噴涂二氧化硅溶膠，得到PDMS單層超疏水柔性薄膜。本發明基于膠黏劑制備超疏水涂層時對工藝和性能的研究，設計出本身低表面能、固化后柔韌性高的PDMS可分離超疏水柔性薄膜。

技術領域

本發明屬于疏水材料技術，具體涉及一種PDMS單層超疏水柔性薄膜及其制備方法。

背景技術

超疏水表面獨特的“拒水”性引起了眾多研究者的關注，模仿荷葉表面制備出的多種具有防塵、減阻、防腐蝕、抗冰凍等多種功能的超疏水表面材料為上述問題的解決提供了可行的方案。然而，超疏水材料降低表面自由能所需的化學物質多為氟硅烷一類的化合物，具有較強的生物毒害作用，超疏水材料微納米尺度的粗糙結構過于脆弱且制備工藝復雜，成本高昂，這極大地阻礙了超疏水材料從實驗室走向生產應用。對于超疏水的研究此前一直集中在疏水機理和制備方法上，隨著研究的日益深入，制備超疏水表面的技術已經逐漸成熟，近年來，學者們開始更加關注超疏水表面的具體應用和特定性能。超疏水表面的制備主要是通過控制表面的微觀結構和表面自由能來實現，不同的材料、不同的微觀結構可以使超疏水表面具有更多的功能特征。超疏水表面的疏水性和透明度是兩個互相矛盾、難以共存的屬性，因為良好的疏水性需要足夠的粗糙度，粗糙度提升，光線的散射作用越明顯，透明度下降越嚴重。因此，探索新的制備原料，改進制備工藝，降低生產成本，為實現超疏水材料大規模應用鋪平道路具有十分重要的意義。

發明內容

透明超疏水表面應用當前面臨的最大障礙是膜層的機械強度問題，特別是通過納米粒子組裝形成的粗糙結構與基底附著力差，容易受到外力磨損的破壞而失去疏水性，透明度和耐磨性存在著難以調和的矛盾，提升透明超疏水表面的耐磨性是超疏水領域的巨大挑戰。研究制備超疏水可分離柔性薄膜，提升薄膜的疏水性、透明度、穩定性特別是力學強度意義重大，但是目前的制備方法復雜、成本高。本發明基于膠黏劑制備超疏水涂層時對工藝和性能的研究，設計出本身低表面能、固化后柔韌性高的PDMS可分離超疏水柔性薄膜 ，應用范圍廣。

本發明采用如下技術方案：

一種PDMS單層超疏水柔性薄膜，由PDMS橡膠及其表面粗糙結構組成；所述粗糙結構為納米褶皺或者納米褶皺與二氧化硅粉末。

本發明公開了上述PDMS單層超疏水柔性薄膜的制備方法，將PDMS橡膠固化前體與磨砂玻璃貼紙復合，固化后剝離，得到表面不平的PDMS橡膠；然后將PDMS橡膠的不平面經過火烤或者噴涂二氧化硅溶膠，得到PDMS單層超疏水柔性薄膜。

本發明中，固化為室溫靜置3天或鼓風干燥箱中于100℃下熱固1 h，得到薄膜，常規從磨砂玻璃貼紙上揭下即可得到表面不平的PDMS橡膠。

本發明以火焰處理法和溶膠噴涂法制備出兩種不同功能特點的薄膜，薄膜具有較好的實用性。具體的，火烤為酒精燈烤，優選火烤的時間為8～15s；以正硅酸四乙酯、氨水、六甲基二硅胺烷為原料，制備二氧化硅溶膠。

優選的，二氧化硅溶膠的噴涂量為4～6mL/150cm²。

本發明中，在PDMS橡膠的不平面噴涂二氧化硅溶膠，干燥后，得到PDMS單層超疏水柔性薄膜。

本發明中，PDMS橡膠固化前體為現有產品，為PDMS橡膠固化前的混合物，粘稠液體，比如制備184 硅橡膠的基本組分與固化劑。本發明利用現有橡膠，創造性的以磨砂玻璃貼紙為模板，然后經過固化得到表面凹凸不平的PDMS橡膠，再火烤或者噴涂二氧化硅溶膠得到PDMS可修復超疏水薄膜，其表面納米二元粗糙度表面結構具有更高的機械強度，可以有效抵制外力磨損。

本發明公開了PDMS單層超疏水柔性薄膜在制柔性疏水材料中的應用。