專利名稱：復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超疏水結(jié)構(gòu)的制備方法，特別涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水 膜的制備方法。
背景技術(shù)：
表面的浸潤(rùn)性是決定材料應(yīng)用的一個(gè)重要性質(zhì)，許多物理化學(xué)過(guò)程,如吸附、 潤(rùn)滑、黏合、分散和摩擦等均與表面的浸潤(rùn)性密切相關(guān)。由于超疏水表面在自 清潔表面、微流體系統(tǒng)和生物相容性等方面的潛在應(yīng)用,有關(guān)超疏水表面的研究
引起了極大的關(guān)注。所謂超疏水表面一般是指與水的接觸角大于150和小于 10°的水滴滾動(dòng)角，具有防水、防冰、防霧、防雪、防污、防塵以及防止輸電 線路因水滴駐留而產(chǎn)生的電暈噪聲等功能。因此在建筑物表面防污、雷達(dá)天線 罩、化學(xué)微型反應(yīng)器、輸電線路防污等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有技術(shù)中，有一種利用等離子技術(shù)用CF4氣體氟化聚丁二烯膜表面, 生成與水接觸角為157°的超疏水膜；利用光刻法在硅晶片上刻蝕出一系列不 同深度、不同柱狀截面組成的表面，并對(duì)該表面用烴、硅氧烷、氟碳化合物進(jìn) 行了表面處理,在表面形成一層疏水膜等;還有通過(guò)用超聲波法混合乙酰丙酮鋁 化合物(AACA)和乙酰丙酮鈦化合物(TACA)，然后在1500rmp的速度下把此混 合物涂抹在耐熱玻璃片上,在50(TC加熱20s,這樣得到一個(gè)具有自凈功能的透明 仿生超疏水性納米Ti02表面等等。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于制備超疏水表面的方法大部分需要采用復(fù)雜昂貴的儀器設(shè) 備同時(shí)要嚴(yán)格控制制備工藝，超疏水結(jié)構(gòu)成本相對(duì)較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)超疏水表面 的規(guī)?；瘧?yīng)用。同時(shí)制備成本也相對(duì)較高，制備出的超疏水表面機(jī)械強(qiáng)度也不 高，無(wú)法滿足實(shí)際需要。
因此，需要一種制備超疏水表面的方法，操作簡(jiǎn)單，制作出的超疏水表面 強(qiáng)度較高，制作成本較低并可以使超疏水結(jié)構(gòu)規(guī)?；圃旌蛻?yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，操作 簡(jiǎn)單，制作出的超疏水表面強(qiáng)度較高，制作成本較低并可以使超疏水結(jié)構(gòu)規(guī)模 化制造和應(yīng)用。
本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，包括以下步驟
a. 將超疏水膜基體表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層；
b. 將具有低表面能或/和經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒
混合粉粒均勻?yàn)⒃谡辰Y(jié)層表面，使微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒嵌入粘結(jié)層表面并 形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；
c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得
復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
進(jìn)一步，步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒混合粉體粒徑為60nm 一100y m;
進(jìn)一步，步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為400 nm進(jìn)一步，步驟b中，所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—30um，納米級(jí)凸 起凸出表面20 nm—500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微 米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—100um;
進(jìn)一步，步驟b中，所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—15wm，納米級(jí)凸 起凸出表面200咖一500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰 微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20um;
進(jìn)一步，步驟b中，具有低表面能的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為聚四氟乙 烯微粉和全氟乙丙烯微粉中的一種或者一種以上的混合物；
進(jìn)一步，步驟b中，所述經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒 為二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣和氧化鋅中的一種或者一種以上的混合物，用 于修飾的低表面能物質(zhì)是碳原子個(gè)數(shù)8~19的烷基氟硅垸偶聯(lián)劑中的一種或者 一種以上的混合物或氟原子個(gè)數(shù)為6 18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以 上的混合物；
進(jìn)一步，所述粘結(jié)層為氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù) 脂和含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物；膜基體材料為聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯中的一種或者一種以上的混合物；或者膜基體材 料為聚酰亞胺、滌綸樹(shù)脂和聚芳楓中的一種或者一種以上的混合物。
進(jìn)一步，步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿Ｊ墙?jīng)低表面能 物質(zhì)修飾過(guò)的，在步驟a前還包括以下步驟
I. 配制低表面能物質(zhì)溶液；
II. 將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60nm—100 u m的微米級(jí)粉粒和納米 級(jí)粉粒攪拌混合并在2(TC ll(rC下攪拌反應(yīng)0.5h 10h，反應(yīng)后得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的膠體或者懸浮液；
III.將制備好的膠體或者懸浮液在10(TC 20(TC干燥0.5d 3d，研磨、過(guò)
篩得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿?；
進(jìn)一步，步驟I中，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為碳原子個(gè)數(shù)8~19的垸基氟硅垸偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物，溶劑為PH值為4.5~5.5的乙醇或/和甲醇與水的混合液；低表面能物質(zhì)溶液的濃度為3wt% 10wt%;
或者溶質(zhì)為氟原子個(gè)數(shù)為6 13的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物，溶劑為乙醇、甲醇、無(wú)味煤油、120#溶劑油和200#溶劑油中的一種或者一種以上的混合液，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為6~20wt% 。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，采用粘結(jié)法將超疏水層的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿Ｇ度肽せw表面的粘結(jié)層內(nèi)，使超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒組成，制作出的超疏水表面強(qiáng)度較高，制作成本較低并可以使超疏水結(jié)構(gòu)規(guī)?；圃旌蛻?yīng)用，該超疏水層的水接觸角為150。 ~165° ，滾動(dòng)角小于5。；由于采用粘結(jié)劑粘結(jié)的方法，因此，超疏水膜本身可具有一定強(qiáng)度，可用于對(duì)機(jī)械性要求較高的場(chǎng)合；性能穩(wěn)定、成本低廉、機(jī)械性能優(yōu)異，可以用于需要防水、防污、防霧、防覆雪、防覆冰、抗氧化等場(chǎng)合，易于推廣，是可以規(guī)模化制造和應(yīng)用的超疏水結(jié)構(gòu)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。附圖為本發(fā)明的熱壓法熱壓過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖為本發(fā)明的熱壓法熱壓過(guò)程示意圖，如圖所示本發(fā)明制備方法實(shí)施例一
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，包括以下步驟
a. 將超疏水膜基體l表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層4;本實(shí)施例中粘結(jié)劑為氟乙烯-乙烯基醚聚合物，粘度較好，適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面；
b. 將具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉粒均勻?yàn)⒃谡?br> 結(jié)層4表面，使微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒嵌入粘結(jié)層表面并形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為全氟乙丙烯微粉，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為60nm—100um;微米級(jí)凸起凸出表面500nm~30"m，納米級(jí)凸起凸出表面20 nm—500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—100 u m;
c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為160° 162°之間，水滴滾動(dòng)角為2。 4°之間。實(shí)施例二
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，包括以下步驟a.將超疏水膜基體l表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層4;本實(shí)施例中粘結(jié)劑為聚氨酯樹(shù)脂，粘度大，固化快，適應(yīng)性和穩(wěn)定性強(qiáng)，可適用于各類表面；
b. 將具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉粒均勻?yàn)⒃谡辰Y(jié)巨4夷面.伸微米級(jí)粉^知幼來(lái)級(jí)粉綺嵌入粘結(jié)層夷而弁形成徼來(lái)級(jí)凸起和
納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為全氟乙丙烯微粉，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒混合粉體粒徑為400nm—30 u m;微米級(jí)凸起凸出表面500nm—15um，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm—500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20um;
c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為162° ~167°之間，水滴滾動(dòng)角為1° 3°之間。實(shí)施例三
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，包括以下步驟
a. 將超疏水膜基體l表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層4;本實(shí)施例中粘結(jié)劑為有機(jī)硅樹(shù)脂，粘度大，固化快，適應(yīng)性和穩(wěn)定性強(qiáng)，可適用于各類表面；
b. 將具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉粒均勻?yàn)⒃谡辰Y(jié)層4表面，使微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒嵌入粘結(jié)層表面并形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為全氟乙丙烯微粉，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為400nm—30u m;微米級(jí)凸起凸出表面500nm—15um，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm—500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—100uni;
c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)
定，水滴接觸角為160° 165°之間，水滴滾動(dòng)角為l。 4°之間。
實(shí)施例四
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，包括以下步驟
a. 將超疏水膜基體l表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層4;本實(shí)施例中粘結(jié)劑為含氟丙烯酸酯，粘度較大，適應(yīng)性和穩(wěn)定性強(qiáng)，可適用于各類表面；
b. 將具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉粒均勻?yàn)⒃谡辰Y(jié)層4表面，使微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒嵌入粘結(jié)層表面并形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為全氟乙丙烯微粉，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為60nm—100u m;微米級(jí)凸起凸出表面500nm—30um，納米級(jí)凸起凸出表面20 nm—500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20ixm;
c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為159。 163°之間，水滴滾動(dòng)角為3。 4°之間。
粘結(jié)層1的材料并不局限于上述實(shí)施例所列，還可以是氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和含氟丙烯酸酯中一種以上的混合物，物理性質(zhì)都能達(dá)到本發(fā)明對(duì)粘結(jié)性的要求；還可以是其它有機(jī)粘結(jié)材料，都能達(dá)到本發(fā)明的目的；
以上實(shí)施例中，膜基體的材料為聚酰亞胺、滌綸樹(shù)脂和聚芳楓中的一種或者一種以上的混合物，物理性質(zhì)柔軟，強(qiáng)度較高、適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面，適合于設(shè)置粘接膠層，也就是將超疏水膜制成膠帶結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時(shí)直接粘貼，使用方便，制作成本低；
膜基體的材料也可以為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯中的一種或者一種以上的混合物，粘結(jié)層的粘接效果好，從而使超疏水膜應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，使用方便靈活；
具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3并不局限于上述實(shí)施例所列，也可以是其它具有一定硬度的低表面能的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，都具有本發(fā)明所需的性質(zhì)，都能達(dá)到發(fā)明目的。
用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備超疏水膜的方法與以上實(shí)施例相同，需要另外制備低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3，下面為用低表面能物質(zhì)修飾微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法實(shí)施
實(shí)施例一
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法，包括以下步驟
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為碳原子個(gè)數(shù)8~19的烷基氟硅垸偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為十七氟癸基三甲氧基硅烷，溶劑為PH值為4.5的乙醇水溶液，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為
3wt%;
II.將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在400nm 30ii m的二氧化硅微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在20。C 75。C下攪拌反應(yīng)2h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的膠體；
III.將制備好的膠體在10(TC 18(TC干燥2d、研磨、過(guò)篩得到粒徑為400nm一30 u m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿！?br> 利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為160。 167°之間，水滴滾動(dòng)角為1。 3°之間。
實(shí)施例二
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法，包括以下步驟
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為碳原子個(gè)數(shù)8~19的烷基氟硅垸偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，溶劑為PH值為5.5的甲醇水溶液，低表面能物質(zhì)溶液的濃
度為6wtn/o;
II.將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60nm 100u m的二氧化鈦微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在2(TC 6(TC下攪拌反應(yīng)4h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的膠體；
ni.將制備好的膠體在10(TC 17(rC干燥1.5d、研磨、過(guò)篩得到粒徑為400mii—30 P m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿?。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為160° 165°之間，水滴滾動(dòng)角為1° 4°之間。
實(shí)施例三
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的法，包括以下步驟
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為碳原子個(gè)數(shù)8~19的烷基氟硅垸偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，溶劑為PH值為5的甲醇和乙醇混合水溶液，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為10wt。/o;
II. 將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在20nm~30 u m的氧化鋅微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在2(TC 6(TC溫度下攪拌反應(yīng)3h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的膠體；
III. 將制備好的膠體在130。C 18(TC干燥ld、研磨、過(guò)篩得到粒徑為60nm一IOO " m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿?。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為157。 ~163°之間，水滴滾動(dòng)角為2。 4°之間。實(shí)施例四
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法，包括以下步驟-
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為氟原子個(gè)數(shù)為6 18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為甲基丙烯酸十二氟庚酯，溶劑為醋酸丁酯，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為6wty。；
II.將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60nm~100 " m的碳酸鈣微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在7(TC 11(TC下回流攪拌0.5h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的懸浮液；
in.將制備好的懸浮液在14(rC 20(TC干燥ld、研磨、過(guò)篩得到粒徑為60nm—100 u m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒混合粉粒。利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)
定，水滴接觸角為155。 ~165°之間，水滴滾動(dòng)角為l。 5°之間。實(shí)施例五
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法，包括以下步驟
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為氟原子個(gè)數(shù)為6 18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為甲基丙烯酸六氟
丁酯，溶劑為甲醇，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為10wtn/。；
II.將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60nm 100 u m的碳酸l^微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在2(TC 60'C下攪拌反應(yīng)5h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的懸浮液；
m.將制備好的膠體或者懸浮液在10(TC 16(rC干燥2d、研磨、過(guò)篩得到粒徑為60腦一100 y m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿?。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為155。 160°之間，水滴滾動(dòng)角為2。 5°之間。實(shí)施例六
本實(shí)施例的制備用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3的方法，包括以下步驟
I .配制低表面能物質(zhì)溶液，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為氟原子個(gè)數(shù)為6 18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物，本實(shí)施例為甲基丙烯酸全氟溶劑油，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為20wt。/。；
II.將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60nm 100 P m的二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅和碳酸鈣中的混合微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在20°C 80。C下攪拌反應(yīng)10h，得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的懸浮液；
m.將制備好的膠體或者懸浮液在io(Tc i8(rc干燥o.5d、研磨、過(guò)篩得
到粒徑為400nm—300 u m經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿?。
利用本實(shí)施例的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3制備出的超疏水膜性能穩(wěn)定，水滴接觸角為160。 ~162。之間，水滴滾動(dòng)角為r 4°之間。
當(dāng)然，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒并不局限于以上實(shí)施例中所列，也可以是其它達(dá)到硬度要求的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒其中的一種或一種以上的混合物，都能達(dá)到發(fā)明目的；溶劑并不局限于以上實(shí)施例中所列，可以是其它有機(jī)溶劑，例如無(wú)味煤油、200#溶劑油或者乙醇、甲醇、無(wú)味煤油、120#溶劑油、200#溶劑油一種以上的混合溶劑，都能達(dá)到發(fā)明目的。
在復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備中，也可以將用低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒與具有低表面能的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒混合制備超疏水膜，同樣可以達(dá)到發(fā)明目的。
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟a. 將超疏水膜基體表面涂布粘結(jié)劑，形成粘結(jié)層；b. 將具有低表面能或/和經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿＞鶆?yàn)⒃谡辰Y(jié)層表面，使微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒嵌入粘結(jié)層表面并形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；c. 使粘結(jié)劑固化，清理粘結(jié)層表面多余的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒，制得復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為60nm—100 u m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為400 nm —30um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—30um，納米級(jí)凸起凸出表面20 nm一500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—100um。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—15um，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm一500nm，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒的體積百分比保證相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20tim。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，具有低表面能的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為聚四氟乙烯微粉和全氟乙丙烯微粉中的一種或者一種以上的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒為二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣和氧化鋅中的一種或者一種以上的混合物，用于修飾的低表面能物質(zhì)是碳原子個(gè)數(shù)8 19的垸基氟硅烷偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物或氟原子個(gè)數(shù)為6~18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于:所述粘結(jié)層為氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物；膜基體材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚四氟乙烯中的一種或者一種以上的混合物；或者膜基體材料為聚酰亞胺、滌綸樹(shù)脂、聚芳楓中的一種或者一種以上的混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟b中，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿Ｊ墙?jīng)低表面能物質(zhì)修飾過(guò)的，在步驟a前還包括以下步驟I. 配制低表面能物質(zhì)溶液；II. 將低表面能物質(zhì)溶液與粒徑范圍在60mn—100 u m的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒攪拌混合并在2(TC ll(TC下攪拌反應(yīng)0.5h 10h，反應(yīng)后得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)改性的膠體或者懸浮液；III. 將制備好的膠體或者懸浮液在100'C 20(TC干燥0.5d 3d，研磨、過(guò)篩得到經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿！?br> 10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，其特征在于步驟I中，低表面能物質(zhì)溶液的溶質(zhì)為碳原子個(gè)數(shù)8~19的烷基氟硅烷偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物，溶劑為PH值為4.5~5.5的乙醇或/和甲醇與水的混合液；低表面能物質(zhì)溶液的濃度為3wt% 10wt%;或者溶質(zhì)為氟原子個(gè)數(shù)為6 13的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物，溶劑為乙醇、甲醇、無(wú)味煤油、120#溶劑油和200#溶劑油中的一種或者一種以上的混合液，低表面能物質(zhì)溶液的濃度為6 20wt"M)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)超疏水膜的制備方法，采用粘結(jié)法將超疏水層的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏哿Ｇ度肽せw表面的粘結(jié)層內(nèi)，使超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒組成，制作出的超疏水表面強(qiáng)度較高，制作成本較低并可以使超疏水結(jié)構(gòu)規(guī)?；圃旌蛻?yīng)用，該超疏水層的水接觸角為150°～165°，滾動(dòng)角小于5°；由于采用粘結(jié)劑粘結(jié)的方法，因此，超疏水膜本身可具有一定強(qiáng)度和硬度，機(jī)械性能優(yōu)異，可用于對(duì)機(jī)械性要求較高的場(chǎng)合，可以用于需要防水、防污、防霧、防覆雪、防覆冰、抗氧化等場(chǎng)合，易于推廣，成本低廉，是可以規(guī)?；圃旌蛻?yīng)用的超疏水結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101481081SQ20091010311
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者張志勁, 劍 李, 慶 楊, 洋 楊, 章華中, 琴 胡, 胡建林, 舒立春, 蔣興良, 趙玉順 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)