一种无氟超疏水表面的制备方法与流程

本发明属于超疏水表面的制备方法，更具体涉及一种无氟超疏水表面的制备方法。

背景技术：

超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。

目前对于超疏水材料的研究主要分为两个方面：一方面是仿生超疏水结构的研究，通过对于生物(常见的是植物或者动物)超疏水功能器官表面微小结构的研究，从而通过实验方法模仿类似结构制备超疏水材料；另一方面，是使用含氟的试剂对材料的表面进行处理，但由于含氟试剂具有毒性，因此此种方法的应用受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种简便快速的并且适用于各种基底的无氟超疏水表面的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种无氟超疏水表面的制备方法，

超疏水涂层液的制备

将聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷溶解在溶剂中，并采用超声促进溶解，配制超疏水涂层液。

超疏水表面的制备

将所述超疏水涂层液喷涂在基底上，制得超疏水表面。

在一些实施方式中，采用超声促进所述聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷溶解在溶剂中。

在一些实施方式中，所述溶剂选用四氢呋喃。

在一些实施方式中，所述基底选自海绵、铁丝网、塑料板、棉布、木板或玻璃。

在一些实施方式中，通过喷枪将所述超疏水涂层液喷涂在基底玻璃板上。

在一些实施方式中，喷涂压力设置为0.2MPa，喷枪与基底之间的距离设置为15cm。

其有益效果为：本发明选用的溶剂四氢呋喃可同时将聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷较好的溶剂其中，通过超声进一步促进聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷在溶剂中的溶解；

本发明采用喷枪、喷涂压力和喷枪与基底之间的距离的设置可达到最佳的处理效果；

本发明只是列举一些基底，在实际应用中，本发明可适用于各种基底；

本发明通过聚甲基丙烯酸甲酯的喷涂在基底表面构筑粗糙结构，以及聚二甲基硅氧烷的加入进一步降低了表面能并且增强了涂层与基底之间的结合力，从而在各种基底上制得具有较好机械性能与化学性能的超疏水表面。聚二甲基硅氧烷易于在空气的界面上浓缩，使得材料有疏水的自保护涂层，提高防污防垢性，并且更常用来生产疏水表面，得到吸水性低的材料，作为保护涂层使用的。聚甲基丙烯酸甲酯有极好的透光性，机械强度加高，有一定的耐热耐寒性和耐腐蚀性，且尺寸稳定。本发明在不使用氟的情况下，既环保又能获得较好的疏水性能。

附图说明

图1是本发明实施1制得的无氟超疏水表面的EDS能谱图；

图2是本发明实施例1的无氟超疏水表面的放大2000倍和放大500倍的SEM图；

图3是本发明实施例1的无氟超疏水表面的水的静态接触角和滚动角示意图；

图4中的c、d、e是本发明实施例1的无氟超疏水表面经过10g、30g和50g粒径为300微米的沙子从50cm的高度落下撞击后的表面形态和水接触角示意图，f是本发明实施例1的无氟超疏水表面经过5000滴的每滴22微升的水滴从50cm的高度落下撞击后的表面形态和水接触角示意图；

图5是本发明实施例2制备的无氟超疏水表面分别经过50g粒径为300微米的沙子从50cm的高度落下撞击后的表面形态和水接触角示意图和经过5000滴每滴为22微升的水滴从50cm的高度落下撞击后的表面形态和水接触角示意图；

图6是本发明实施例3的无氟超疏水表面在酸碱溶液中浸渍24h后的水接触角示意图；

图7中的a、b、c、d分别为空白的玻璃基底、实施例3制备的超疏水表面、实施例2制备的超疏水表面、实施例1制备的超疏水表面的水接触角示意图，e、f、g、h分别为空白的玻璃基底、实施例3制备的超疏水表面、实施例2制备的超疏水表面、实施例1制备的超疏水表面的AFM图；

图8中由上而下的图谱依次对应空白棉为基底、实施例4、实施例5和实施例6制得的无氟超疏水表面的红外图谱。

具体实施方式

实施例1

超疏水涂层液的制备

将2g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声促进溶解，配制超疏水涂层液。

超疏水表面的制备

取2Ml的超疏水涂层液通过喷枪喷涂在基底玻璃板上，喷涂压力设置为0.2MPa，喷枪与基底之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

如图1所示，本实施例制得的无氟超疏水表面的EDS能谱图中Si元素的峰较为明显，表明玻璃板基底表面已经被涂层所覆盖。如图2所示，涂层表面呈现凹凸的微纳米结构。如图3所示，水的静态接触角为157.5°，滚动角为2.8°，表明织物表面具有优异的超疏水性能。

将该实施例制备的无氟超疏水表面经过10g、30g和50g粒径为300微米的沙子从50cm的高度撞击后的表面疏水性能如图4的c、d、e所示，无氟超疏水表面经过沙子摩擦后仍然保持良好的疏水性能，将该实施例制备的无氟超疏水表面经过5000滴的每滴22微升的水滴从50cm的高度撞击后的超疏水性能如图6的f所示，无氟超疏水表面经过5000滴的水滴摩擦之后仍然保持良好的超疏水性能，水接触角保持在150°以上。

实施例2

超疏水涂层液的制备

将2g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声促进溶解，制得超疏水聚合物涂层液。

超疏水表面的制备

取2mL的超疏水聚合物涂层液通过喷枪喷涂在基底玻璃板上，喷涂压力设置为0.2MPa,喷枪与基底之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

无氟超疏水表面分别经过50g粒径为300微米的沙子从50cm的高度落到涂层表面后所具备的疏水性能和经过5000滴每滴为22微升的水滴从50cm的高度落到涂层表面后所具备的疏水性能如图5所示，PDMS进一步起着增强基底与涂层间的结合力。

实施例3

超疏水涂层液的制备

将2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声波促进溶解，制得超疏水聚合物涂层液。

超疏水表面的制备

取2mL的超疏水聚合物涂层液通过喷枪喷涂在基底玻璃板上，喷涂压力设置为0.2MPa,喷枪与玻璃板之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

将该实施例制备的无氟超疏水表面在酸碱溶液中浸渍24h后所具备的疏水性能如图6所示，无氟超疏水表面在酸碱中浸渍24h之后仍然保持良好的疏水性能，水接触角保持在150°以上。如图7所示，PMMA起到构筑粗糙结构的作用，PDMS起着进一步降低表面能的作用。

实施例4

超疏水涂层液的制备

将2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声波促进溶解，制得超疏水聚合物涂层液。

超疏水表面的制备

取2mL的超疏水聚合物涂层液通过喷枪喷涂在基底棉上，喷涂压力设置为0.2MPa,喷枪与玻璃板之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

实施例5

超疏水涂层液的制备

将2g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声促进溶解，制得超疏水聚合物涂层液。

超疏水表面的制备

取2mL的超疏水聚合物涂层液通过喷枪喷涂在基底棉上，喷涂压力设置为0.2MPa,喷枪与基底之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

实施例6

超疏水涂层液的制备

将2g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与2g的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶解在50mL的四氢呋喃溶剂中，并采用超声促进溶解，配制超疏水涂层液。

超疏水表面的制备

取2Ml的超疏水涂层液通过喷枪喷涂在基底棉上，喷涂压力设置为0.2MPa，喷枪与基底之间的距离设置为15cm，制得超疏水表面。

实施例4-6制得的超疏水表面的红外图谱如图8所示，799cm^-1为Si-O键伸缩振动，1730cm^-1为-COO-键伸缩振动,分别证明了PDMS与PMMA的存在。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域普通技术人员来讲，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。