熱塑性基體超疏水膜的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種熱塑性基體超疏水膜的制備方法，采用熱壓法將超疏水層的微米級粉粒和納米級粉粒混合粉粒壓入熱塑性膜基體表面，操作簡單，使超疏水層由相間排列并嵌入膜基體形成微米級凸起和納米級凸起的微米級粉粒和納米級粉粒組成，制作出的超疏水表面強度較高，制作成本較低并可以使超疏水結構規模化制造和應用，該超疏水層的水接觸角為１５０°～１６５°，滾動角小于５°，性能穩定、成本低廉、機械性能優異，可以用于需要防水、防污、防霧、防覆雪、防覆冰、抗氧化等場合；采用熱塑性膜基體，可以使超疏水膜的使用靈活，可以制成膠帶結構粘貼在其它基體表面，使用方便簡單，易于推廣，是可以規模化制造和應用的超疏水結構。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種超疏水結構的制備方法，特別涉及一種熱塑性基體超疏 水膜的制備方法。
技術介紹
表面的浸潤性是決定材料應用的一個重要性質,許多物理化學過程，如吸附、 潤滑、黏合、分散和摩擦等均與表面的浸潤性密切相關。由于超疏水表面在自 清潔表面、微流體系統和生物相容性等方面的潛在應用，有關超疏水表面的研究引起了極大的關注。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生的電暈噪聲等功能。因此在建筑物表面防污、雷達天線 罩、化學微型反應器、輸電線路防污等領域具有廣泛的應用前景。現有技術中，有一種利用等離子技術用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，并對該表面用烴、硅氧烷、氟碳化合物進 行了表面處理，在表面形成一層疏水膜等；還有通過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，這樣得到一個具有自凈功能的透明 仿生超疏水性納米1102表面等等。現有技術對于制備超疏水表面的方法大部分需要采用復雜昂貴的儀器 設備同時要嚴格控制制備工藝，超疏水結構成本相對較高，無法實現超疏水表 面的規模化應用。同時制備成本也相對較高，制備出的超疏水表面機械強度也 不高，無法滿足實際需要。因此，需要一種制備超疏水表面的方法，操作簡單，制作出的超疏水表面 強度較高，制作成本較低并可以使超疏水結構規模化制造和應用。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種，操 作簡單，制作出的超疏水表面強度較高，制作成本較低并可以使超疏水結構規 模化制造和應用。本專利技術的，包括以下步驟a. 將熱塑性膜基體加熱使其熔融軟化；b. 將具有低表面能或/和經低表面能物質修飾的微米級粉粒和納米級粉粒 混合粉粒均勻灑在熱塑性膜基體表面，用平板覆蓋在微米級粉粒和納米級粉粒 上并垂直于平板表面施加力，使微米級粉粒和納米級粉粒嵌入熔融軟化的熱塑 性膜基體表面并形成微米級凸起和納米級凸起；c. 取下平板，使熱塑性膜基體冷卻硬化，清理熱塑性膜基體表面多余的微 米級粉粒和納米級粉粒，制得熱塑性基體的超疏水膜。進一步，步驟b中，所述微米級粉粒和納米級粉粒混合粉體粒徑為60nm —lOOtxm;進一步，步驟b中，所述微米級粉粒和納米級粉粒混合粉體粒徑為400 nm"30 ti m;進一步，步驟b中，所述微米級凸起凸出表面500 nm—30iim，納米級凸 起凸出表面20 nm—500nm，微米級粉粒和納米級粉粒的體積百分比保證相鄰微 米級凸起之間的間距為500 nm—100um;進一步，步驟b中，所述微米級凸起凸出表面500 nm—15ym，納米級凸 起凸出表面200 nm—500nm，微米級粉粒和納米級粉粒的體積百分比保證相鄰 微米級凸起之間的間距為500 nm—20um;進一步，步驟b中，具有低表面能的微米級粉粒和納米級粉粒為聚四氟乙 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；進一步，步驟b中，所述經低表面能物質修飾的微米級粉粒和納米級粉粒 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是碳原子個數8 19的垸基氟硅烷偶聯劑中的一種或者 -一種以上的混合物或氟原子個數為6~18的含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以 上的混合物；進一步，所述熱塑性膜基體的材料為聚合物，所述聚合物為聚乙烯、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；或者熱塑性膜基 體材料為聚酰亞胺、漆綸樹脂和聚芳楓中的一種或者一種以上的混合物。進一步，步驟b中，所述微米級粉粒和納米級粉粒混合粉粒是經低表面能 物質修飾過的，在步驟a前還包括以下步驟I. 配制低表面能物質溶液；II. 將低表面能物質溶液與粒徑范圍在60nm—100 tx m的微米級粉粒和納米 級粉粒攪拌混合并在2(TC ll(TC下攪拌反應0.5h 10h，反應后得到經過低表面能物質改性的膠體或者懸浮液；in.將制備好的膠體或者懸浮液在100'C 20(TC干燥0.5d 3d，研磨、過篩得到經過低表面能物質修飾的微米級粉粒和納米級粉粒混合粉粒；進一步，步驟I中，低表面能物質溶液的溶質為碳原子個數S 19的烷基 氟硅垸偶聯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；低表面能物質溶液的濃度為3wt% 10wt%;或者溶質為氟原子個數為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，低表面能物質溶液的濃度為6 20wt。/。。本專利技術的有益效果是本專利技術的，采用熱 壓法將超疏水層的微米級粉粒和納米級粉粒混合粉粒壓入熱塑性膜基體表面， 操作簡單，使超疏水層由相間排列并嵌入膜基體形成微米級凸起和納米級凸起 的微米級粉粒和納米級粉粒組成，制作出的超疏水表面強度較高，制作成本較 低并可以使超疏水結構規模化制造和應用，該超疏水層的水接觸角為150。 ~165 ° ，滾動角小于5。，性能穩定、成本低廉、機械性能優異，可以用于需要防水、 防污、防霧、防覆雪、防覆冰、抗氧化等場合；采用熱塑性膜基體，可以使超 疏水膜的使用靈活，可以制成膠帶結構粘貼在其它基體表面，使用方便簡單， 易于推廣，是可以規模化制造和應用的超疏水結構。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步描述。附圖為本專利技術的熱壓法熱壓過程示意圖。具體實施例方式附圖為本專利技術的熱壓法熱壓過程示意圖，如圖所示 本專利技術制備方法實施例一本實施例的熱塑性基體的超疏水膜的制備方法，包括以下步驟a. 將熱塑性膜基體加熱使其熔融軟化，本實施例中熱塑性膜基體1為聚乙 烯膜；b. 將具有低表面能的微米級粉粒2和納米級粉粒3混合粉粒均勻灑在聚乙 烯膜表面，本實施例中，微米級粉粒和納米級粉粒為全氟乙丙烯微粉，微米級 粉粒和納米級粉粒混合粉體粒徑為60nm—100 u m;用平板4覆蓋在微米級粉粒 和納米級粉粒上并垂直于平板表面施加力，使微米級粉粒和納米級粉粒嵌入熔 融軟化的聚乙烯膜基體表面并形成微米級凸起和納米級凸起，微米級凸起凸出 表面500 nin—30ii m，納米級凸起凸出表面20 nm—500nm，微米級粉粒和納米 級粉粒的體積百分比保證相鄰微米級凸起之間的間距為500 nm—100 " m;平板 可采用玻璃平板，成本低，易獲得；c. 取下玻璃平板，使聚乙烯膜冷卻硬化，清理聚乙烯膜表面多余(沒有嵌 合)的微米級粉粒和納米級粉粒，即制得超疏水膜。利用本實施例的微米級粉粒2和納米級粉粒3制備出的超疏水膜性能穩定， 水滴接觸角為160° ~162°之間，水滴滾動角為2。 4°之間。 實施例二本實施例的熱塑性基體的超疏水膜的制備方法，包括以下步驟a. 將熱塑性膜基體1加熱使其熔融軟化，本實施例中熱塑性膜基體為聚氯乙烯膜，強度較好，適合于制作成膠帶形式，使用方便；b. 將具有低表面能的微米級粉粒2和納米級粉粒3混合粉粒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱塑性基體超疏水膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：　ａ．將熱塑性膜基體加熱使其熔融軟化；　ｂ．將具有低表面能或／和經低表面能物質修飾的微米級粉粒和納米級粉粒混合粉粒均勻灑在熱塑性膜基體表面，用平板覆蓋在微米級粉粒和納米 級粉粒上并垂直于平板表面施加力，使微米級粉粒和納米級粉粒嵌入熔融軟化的熱塑性膜基體表面并形成微米級凸起和納米級凸起；　ｃ．取下平板，使熱塑性膜基體冷卻硬化，清理熱塑性膜基體表面多余的微米級粉粒和納米級粉粒，制得熱塑性基體的超疏水膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：白歡，胡建林，胡琴，李劍，舒立春，司馬文霞，楊慶，張志勁，章華中，趙玉順，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：85[中國|重慶]