一種制備超疏油表面的氣體輔助成形法制造技術

本發明專利技術涉及功能表面制備技術領域，特指一種制備超疏油表面的氣體輔助成形法，其適用于聚合物超疏油表面的制備，尤其適用于簡易條件下的超疏油表面的制備。該方法是將液態聚合物盛于容器中，將孔類模板覆蓋在液態聚合物表面并固定其位置，讓部分液體聚合物的表面暴露在外，再將容器送入真空干燥箱中抽真空，使被限制在液態聚合物和模板孔間的空氣在壓強差下膨脹，形成球冠狀的孔陣列，此時對聚合物進行固化處理即可實現二次凹槽結構的制備。本發明專利技術所需的設備簡單，可在簡易條件下實現超疏油表面的制備，制備成本低，容易批量制備。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及功能表面制備
，特指ー種制備超疏油表面的氣體輔助成形法，其適用于聚合物超疏油表面的制備，尤其適用于簡易條件下的超疏油表面的制備。
技術介紹
超疏油表面是指能夠使表面張カ較小的液滴(如油液液滴)在其表面呈現大接觸角(>130° )的表面。與超疏水表面類似，這種表面具有優異的自潔和減阻性能，尤其適用于油液環境。因此，超疏油表面在近年來得到了廣泛的關注。已有的文獻(ー種新型超疏油表面結構設計方法，國家專利技術專利，申請號CN201010132465. 4 ；AhujaA, Taylor J A,Lifton V，Sidorenko AAj Salamon T R, LobatonE J，Kolodner P，Krupenkin T N. Nanonails:A Simple Geometrical Approach toElectrically Tunable Superlyophobic Surfaces. Langmuir2008,24:9-14.矛ロ Tuteja A, Choi W, Ma M，Mabry J M, Mazzella S A，Rutledge G C, McKinley G H，CohenRE. Designing SuperoIeophobicSurfaces. Science2007，318:1618-1622.)表明，表面的超疏油功能可通過在表面構造二次凹槽結構來實現的。所以實現表面超疏油性能的難點在于表面上的二次凹槽結構的制備。這些二次凹槽結構具有頂端截面面積大于微納結構靠近基底部位處的截面面積的特性(如附附圖說明圖1所示，表面基底I上的二次凹槽結構2的頂端寬度大于底端寬度)，所以通過普通的模板法難以實現脫模(頂端的大結構被模具孔卡住)。為了構造出具有二次凹槽結構的表面，目前常用的方法是微納加工方法中的Boschエ藝和靜電紡絲方法。Boschエ藝雖然能夠很好地控制微納結構的形狀，但由于其需要較昂貴的設備和較嚴格的真空條件，所以B oschエ藝在超疏油表面制備方面還未得到推廣使用。靜電紡絲方法的成本具有優勢，但其產生的二次凹槽結構由隨機沉積的納米尺度細絲形成，所以該方法存在兩個局限ー是二次凹槽結構的可控性和復現性很差，ニ是納米尺度的細絲形成的二次凹槽結構不夠明顯，所以在液滴自由能發生波動的情況下，很容易發生液滴與表面之間的Cassie接觸界面受到破壞的現象(即超疏油狀態轉換現象)，使超疏油狀態不穩定。總之，超疏油表面制備的難點在于二次凹槽結構的構造，而目前制備超疏油表面方法的Boschエ藝需要價格高昂的設備且制備過程復雜，靜電紡絲方法制備二次凹槽結構的可控性差。為實現超疏油表面的簡易可控制備，本專利技術提出ー種基于聚合物熱變形的氣體輔助成形法。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于制備超疏油表面的氣體輔助成形法，實現簡易條件下的聚合物材料的超疏油表面的可控制備。本專利技術按下述技術方案實現—種用于制備超疏油表面的氣體輔助成形法，是(I)將液態聚合物盛于容器中，將孔類模板覆蓋在液態聚合物表面并固定其位置，讓部分液體聚合物的表面暴露在外，(2)將容器送入真空干燥箱中抽真空，使被限制在液態聚合物和模板孔間的空氣在壓強差下膨脹，形成球冠狀的孔陣列，此時對聚合物進行固化處理即可實現二次凹槽結構的制備。上述方法中，所使用的模板為孔陣列模板或槽陣列模板，要求模板帶孔或槽的一面與液體聚合物接觸時其內部的空氣能被封閉起來。上述方法中，所使用的液態聚合物可為常溫處于液態且可通過熱固化或光固化的方法實現固化的材料，也可為熱塑性材料，即在溫度較高的情況下材料具有一定的流動和變形性能，對熱塑性材料需要在操作時將所使用的模板、聚合物的溫度升高至熱塑性材料的熔化溫度以上10 30° C。上述方法中，液態聚合物盛放在一開ロ的容器中，液體聚合物的厚度為0. 5 10mm，根據對最終超疏油表面的厚度要求進行確定，使聚合物厚度等于所要求的超疏油表面的厚度。上述方法中，將模板覆蓋液態聚合物表面的方式是首先在液體聚合物中投放三個一定厚度的定位塊，使定位塊的上表面與聚合物液面處于同一平面上，將孔陣列模板放置于這三個定位塊上，且帶有孔陣列的一面朝下。上述方法中，孔陣列模板不能完全覆蓋聚合物液面，以利于后續的抽真空處理，使液面的壓強與真空壓強相等。上述方法中，將容器放入真空干燥箱后對其進行抽真空后，液面的壓強與真空壓強相等，而孔陣列模板上的孔內部殘留的空氣具有一定壓強，這使得孔內部的液面存在一定的壓強差，從而使液面發生變形。上述方法中，孔內部的液面兩側的壓強差為A P = Pin-Pvaeuum，其中Pin為孔內部的氣體壓強，Pva。■為真空壓強，通過真空干燥箱進行設定，為了構造出二次凹槽結構，對于模板上的結構為圓孔陣列的情況，真空壓強需要滿足本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備超疏油表面的氣體輔助成形法，其特征是包括以下步驟：（1）將液態聚合物盛于容器中，將孔類模板覆蓋在液態聚合物表面并固定其位置，讓部分液體聚合物的表面暴露在外，（2）將容器送入真空干燥箱中抽真空，使被限制在液態聚合物和模板孔間的空氣在壓強差下膨脹，形成球冠狀的孔陣列，此時對聚合物進行固化處理即可實現二次凹槽結構的制備。

【技術特征摘要】
1.一種制備超疏油表面的氣體輔助成形法，其特征是包括以下步驟(1)將液態聚合物盛于容器中，將孔類模板覆蓋在液態聚合物表面并固定其位置，讓部分液體聚合物的表面暴露在外，(2)將容器送入真空干燥箱中抽真空，使被限制在液態聚合物和模板孔間的空氣在壓強差下膨脹，形成球冠狀的孔陣列，此時對聚合物進行固化處理即可實現二次凹槽結構的制備。2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述的模板為孔陣列模板或槽陣列模板，模板帶孔或槽的一面與液體聚合物接觸時其內部的空氣能被封閉起來。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李健，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：