本發(fā)明屬于超疏水表面的制備方法，更具體涉及一種無氟超疏水表面的制備方法。

背景技術：

超疏水技術是一種具有特殊表面性質(zhì)的新型技術，具有防水、防霧、防雪、防污染、抗氧化、防腐蝕和自清潔以及防止電流傳導等重要特點，在科學研究和生產(chǎn)、生活等諸多領域中有極為廣泛的應用前景。

目前對于超疏水材料的研究主要分為兩個方面：一方面是仿生超疏水結構的研究，通過對于生物(常見的是植物或者動物)超疏水功能器官表面微小結構的研究，從而通過實驗方法模仿類似結構制備超疏水材料；另一方面，是使用含氟的試劑對材料的表面進行處理，但由于含氟試劑具有毒性，因此此種方法的應用受到限制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種簡便快速的并且適用于各種基底的無氟超疏水表面的制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種無氟超疏水表面的制備方法，

超疏水涂層液的制備

將聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷溶解在溶劑中，并采用超聲促進溶解，配制超疏水涂層液。

超疏水表面的制備

將所述超疏水涂層液噴涂在基底上，制得超疏水表面。

在一些實施方式中，采用超聲促進所述聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷溶解在溶劑中。

在一些實施方式中，所述溶劑選用四氫呋喃。

在一些實施方式中，所述基底選自海綿、鐵絲網(wǎng)、塑料板、棉布、木板或玻璃。

在一些實施方式中，通過噴槍將所述超疏水涂層液噴涂在基底玻璃板上。

在一些實施方式中，噴涂壓力設置為0.2MPa，噴槍與基底之間的距離設置為15cm。

其有益效果為：本發(fā)明選用的溶劑四氫呋喃可同時將聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷較好的溶劑其中，通過超聲進一步促進聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷在溶劑中的溶解；

本發(fā)明采用噴槍、噴涂壓力和噴槍與基底之間的距離的設置可達到最佳的處理效果；

本發(fā)明只是列舉一些基底，在實際應用中，本發(fā)明可適用于各種基底；

本發(fā)明通過聚甲基丙烯酸甲酯的噴涂在基底表面構筑粗糙結構，以及聚二甲基硅氧烷的加入進一步降低了表面能并且增強了涂層與基底之間的結合力，從而在各種基底上制得具有較好機械性能與化學性能的超疏水表面。聚二甲基硅氧烷易于在空氣的界面上濃縮，使得材料有疏水的自保護涂層，提高防污防垢性，并且更常用來生產(chǎn)疏水表面，得到吸水性低的材料，作為保護涂層使用的。聚甲基丙烯酸甲酯有極好的透光性，機械強度加高，有一定的耐熱耐寒性和耐腐蝕性，且尺寸穩(wěn)定。本發(fā)明在不使用氟的情況下，既環(huán)保又能獲得較好的疏水性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施1制得的無氟超疏水表面的EDS能譜圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的無氟超疏水表面的放大2000倍和放大500倍的SEM圖；

圖3是本發(fā)明實施例1的無氟超疏水表面的水的靜態(tài)接觸角和滾動角示意圖；

圖4中的c、d、e是本發(fā)明實施例1的無氟超疏水表面經(jīng)過10g、30g和50g粒徑為300微米的沙子從50cm的高度落下撞擊后的表面形態(tài)和水接觸角示意圖，f是本發(fā)明實施例1的無氟超疏水表面經(jīng)過5000滴的每滴22微升的水滴從50cm的高度落下撞擊后的表面形態(tài)和水接觸角示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例2制備的無氟超疏水表面分別經(jīng)過50g粒徑為300微米的沙子從50cm的高度落下撞擊后的表面形態(tài)和水接觸角示意圖和經(jīng)過5000滴每滴為22微升的水滴從50cm的高度落下撞擊后的表面形態(tài)和水接觸角示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例3的無氟超疏水表面在酸堿溶液中浸漬24h后的水接觸角示意圖；

圖7中的a、b、c、d分別為空白的玻璃基底、實施例3制備的超疏水表面、實施例2制備的超疏水表面、實施例1制備的超疏水表面的水接觸角示意圖，e、f、g、h分別為空白的玻璃基底、實施例3制備的超疏水表面、實施例2制備的超疏水表面、實施例1制備的超疏水表面的AFM圖；

圖8中由上而下的圖譜依次對應空白棉為基底、實施例4、實施例5和實施例6制得的無氟超疏水表面的紅外圖譜。

具體實施方式

實施例1

超疏水涂層液的制備

將2g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲促進溶解，配制超疏水涂層液。

超疏水表面的制備

取2Ml的超疏水涂層液通過噴槍噴涂在基底玻璃板上，噴涂壓力設置為0.2MPa，噴槍與基底之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

如圖1所示，本實施例制得的無氟超疏水表面的EDS能譜圖中Si元素的峰較為明顯，表明玻璃板基底表面已經(jīng)被涂層所覆蓋。如圖2所示，涂層表面呈現(xiàn)凹凸的微納米結構。如圖3所示，水的靜態(tài)接觸角為157.5°，滾動角為2.8°，表明織物表面具有優(yōu)異的超疏水性能。

將該實施例制備的無氟超疏水表面經(jīng)過10g、30g和50g粒徑為300微米的沙子從50cm的高度撞擊后的表面疏水性能如圖4的c、d、e所示，無氟超疏水表面經(jīng)過沙子摩擦后仍然保持良好的疏水性能，將該實施例制備的無氟超疏水表面經(jīng)過5000滴的每滴22微升的水滴從50cm的高度撞擊后的超疏水性能如圖6的f所示，無氟超疏水表面經(jīng)過5000滴的水滴摩擦之后仍然保持良好的超疏水性能，水接觸角保持在150°以上。

實施例2

超疏水涂層液的制備

將2g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲促進溶解，制得超疏水聚合物涂層液。

超疏水表面的制備

取2mL的超疏水聚合物涂層液通過噴槍噴涂在基底玻璃板上，噴涂壓力設置為0.2MPa,噴槍與基底之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

無氟超疏水表面分別經(jīng)過50g粒徑為300微米的沙子從50cm的高度落到涂層表面后所具備的疏水性能和經(jīng)過5000滴每滴為22微升的水滴從50cm的高度落到涂層表面后所具備的疏水性能如圖5所示，PDMS進一步起著增強基底與涂層間的結合力。

實施例3

超疏水涂層液的制備

將2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲波促進溶解，制得超疏水聚合物涂層液。

超疏水表面的制備

取2mL的超疏水聚合物涂層液通過噴槍噴涂在基底玻璃板上，噴涂壓力設置為0.2MPa,噴槍與玻璃板之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

將該實施例制備的無氟超疏水表面在酸堿溶液中浸漬24h后所具備的疏水性能如圖6所示，無氟超疏水表面在酸堿中浸漬24h之后仍然保持良好的疏水性能，水接觸角保持在150°以上。如圖7所示，PMMA起到構筑粗糙結構的作用，PDMS起著進一步降低表面能的作用。

實施例4

超疏水涂層液的制備

將2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲波促進溶解，制得超疏水聚合物涂層液。

超疏水表面的制備

取2mL的超疏水聚合物涂層液通過噴槍噴涂在基底棉上，噴涂壓力設置為0.2MPa,噴槍與玻璃板之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

實施例5

超疏水涂層液的制備

將2g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲促進溶解，制得超疏水聚合物涂層液。

超疏水表面的制備

取2mL的超疏水聚合物涂層液通過噴槍噴涂在基底棉上，噴涂壓力設置為0.2MPa,噴槍與基底之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

實施例6

超疏水涂層液的制備

將2g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氫呋喃溶劑中，并采用超聲促進溶解，配制超疏水涂層液。

超疏水表面的制備

取2Ml的超疏水涂層液通過噴槍噴涂在基底棉上，噴涂壓力設置為0.2MPa，噴槍與基底之間的距離設置為15cm，制得超疏水表面。

實施例4-6制得的超疏水表面的紅外圖譜如圖8所示，799cm^-1為Si-O鍵伸縮振動，1730cm^-1為-COO-鍵伸縮振動,分別證明了PDMS與PMMA的存在。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領域普通技術人員來講，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。