一种玻璃光滑多孔表面的制备方法与流程

本发明涉及一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，属于表面加工处理技术领域。

背景技术：

玻璃被广泛应用于各类生活、生产及科研领域。在日常使用中，玻璃会由于长期的日晒雨淋或微生物附着而发生腐蚀或霉变，因此需要提高玻璃面板的耐腐蚀性以延长使用寿命。研究者通过模仿荷叶效应获得了超疏水表面，这种表面的微观结构可以形成稳定的气⁃液界面层，使水滴容易滚落，从而具对防止玻璃的腐蚀风化起到良好的效果。但是超疏水表面具有细菌易吸附、压力稳定性差，物理耐磨损性差等缺点。于是研究者对猪笼草效应进行模仿，进一步获得了灌注液体型润滑多孔表面（slipperyliquid-infusedporoussurface，slips）。这是一种将润滑液如硅油、全氟聚醚、离子液体等灌注到微/纳粗糙结构基材中制备的而成的仿生表面，能显著减小液滴滑动角和滞后角，具有抵抗绝大多数液体附着的优点，在玻璃表面构造slips能够有效抑制各种外物包括油脂、血液、冰以及微生物等的附着，在自清洁、抑菌、防雾、防冰霜等方面有着巨大作用，且所得表面抗压稳定性好，具有自修复等优势。

专利cn102501477a公开了一种在玻璃表面辅以树脂作为粘结层，并在其上利用二氧化硅颗粒构建微纳结构，并氟化修饰得到的超疏水玻璃表面。虽然此表面解决了超疏水表面耐久度差的缺点，但是并不能达到疏油的效果。专利cn105733385a公开了一种构造光滑多孔表面的方法，将硅油润滑液封进有机硅聚氨酯基材内部,结合气凝胶多孔结构的吸附和硅油在有机硅聚氨酯表面的迁移行为,达到硅油润滑油在有机硅聚氨酯基材表面的缓释作用,起到自润滑的效果。但是此方法所用材料众多，操作繁琐。专利cn103145346a公开了一种以三甲基氯硅烷为溶质，以乙醇为溶剂的表面改性剂，只要将玻璃基片放入改性溶液中浸泡一段时间，就能改变玻璃的润湿性，降低其摩擦力。方法简单易操作，但是疏液效果不理想，且物理耐磨损性较差。专利cn104310302a使用聚苯乙烯微球构造单层软模板获得微结构，并用聚二甲基硅氧烷进行软复制，最后在凹陷微结构内填充润滑液获得超滑表面。此方法能够大面积获得具有全方位疏液特性的slips，并可按需求裁剪形状贴合到玻璃基底上，但是制作单层聚苯乙烯微球的操作难度大，且成本过高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种在玻璃上制备灌注液体型光滑多孔表面的方法，利用氢氧化钠溶液水热腐蚀玻璃构造微纳结构，经过氟化修饰后旋涂添加润滑油，所得表面具有优异的疏液特性，自清洁效果好，制备过程所用材料简单，操作方便。

一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，具体步骤为：

（1）前处理：去除玻璃表面的灰尘、油污；

（2）预处理：在温度为60~80℃条件下，将步骤（1）前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应3~15h取出，然后用蒸馏水冲洗，干燥；

（3）表面修饰：将步骤（2）预处理的玻璃置于1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡6~8h，取出，干燥；

（4）灌注涂覆：在步骤（3）表面修饰的玻璃表面灌注涂覆润滑液即得玻璃光滑多孔表面；

所述步骤（1）中前处理为依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃，清除附着在玻璃表面的灰尘及油污；

所述步骤（2）中氢氧化钠浓度为0.1~0.2mol/l；

所述步骤（3）中润滑液为全氟聚醚润滑液或聚硅氧烷润滑油。

本发明的有益效果：

（1）本发明利用氢氧化钠溶液水热腐蚀玻璃构造微纳结构，经过氟化修饰后旋涂添加润滑油，所得表面具有优异的疏液特性，自清洁效果好；

（2）本发明制备方法制备所用材料简单、费用低廉，操作简单易行。

附图说明

图1为未经处理的普通玻璃的油接触角光学图；

图2为实施例1制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图；

图3为实施例2制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图；

图4为实施例3制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，具体步骤为：

（1）前处理：依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃，去除玻璃表面的灰尘、油污；

（2）预处理：在温度为80℃条件下，将步骤（1）前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应3h取出，然后用蒸馏水冲洗，干燥；其中氢氧化钠浓度为0.2mol/l；氢氧化钠溶液在玻璃表面刻蚀出一层至多层微纳结构；

（3）表面修饰：将步骤（2）预处理的玻璃置于1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡6h，取出，干燥；

（4）灌注涂覆：将步骤（3）表面修饰的玻璃置于匀胶机中，在玻璃表面灌注涂覆润滑液（润滑液为全氟聚醚润滑油）即得玻璃光滑多孔表面，其中旋涂速度为4000r/min；

未经处理的普通玻璃的油接触角光学图如图1所示，从图1可知，未经处理的普通玻璃，其有接触几乎为零，油滴完全浸润在玻璃表面，无法滑动；

本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图2所示，从图2可知，经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后，油滴在玻璃表面的接触角约为65°，且可以顺畅的在玻璃表面滑动，滑动角为5°。

实施例2：一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，具体步骤为：

（1）前处理：依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃，去除玻璃表面的灰尘、油污；

（2）预处理：在温度为70℃条件下，将步骤（1）前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应9h取出，然后用蒸馏水冲洗，干燥；其中氢氧化钠浓度为0.15mol/l；

（3）表面修饰：将步骤（2）预处理的玻璃置于1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡7h，取出，干燥；

（4）灌注涂覆：将步骤（3）表面修饰的玻璃置于匀胶机中，在玻璃表面灌注涂覆润滑液（润滑液为全氟聚醚润滑油）即得玻璃光滑多孔表面，其中旋涂速度为5000r/min；

本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图3所示，从图3可知，经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后，油滴在玻璃表面的接触角约为69°，且可以顺畅的在玻璃表面滑动，滑动角为4°。

实施例3：一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，具体步骤为：

（1）前处理：依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃，去除玻璃表面的灰尘、油污；

（2）预处理：在温度为60℃条件下，将步骤（1）前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应15h取出，然后用蒸馏水冲洗，干燥；其中氢氧化钠浓度为0.1mol/l；

（3）表面修饰：将步骤（2）预处理的玻璃置于1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡8h，取出，干燥；

（4）灌注涂覆：将步骤（3）表面修饰的玻璃置于匀胶机中，在玻璃表面灌注涂覆润滑液（润滑液为全氟聚醚润滑油）即得玻璃光滑多孔表面，其中旋涂速度为6000r/min；

本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图4所示，从图4可知，经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后，油滴在玻璃表面的接触角约为62°，且可以顺畅的在玻璃表面滑动，滑动角为7°。

实施例4：一种玻璃光滑多孔表面的制备方法，具体步骤为：

（1）前处理：依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃，去除玻璃表面的灰尘、油污；

（2）预处理：在温度为65℃条件下，将步骤（1）前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应15h取出，然后用蒸馏水冲洗，干燥；其中氢氧化钠浓度为0.18mol/l；

（3）表面修饰：将步骤（2）预处理的玻璃置于1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡7h，取出，干燥；

（4）灌注涂覆：将步骤（3）表面修饰的玻璃置于匀胶机中，在玻璃表面灌注涂覆润滑液（润滑液为聚硅氧烷润滑油）即得玻璃光滑多孔表面，其中旋涂速度为5000r/min。