專利名稱：復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超疏水結(jié)構(gòu)，特別涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜。
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、硅氧垸、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?，F(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)模化應(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，需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、強(qiáng)度較高、成本較低并可以規(guī)模 化制造和應(yīng)用的超疏水結(jié)構(gòu)。

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)的超疏水膜，超疏水膜結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單、制作容易、強(qiáng)度較高、成本較低并可以規(guī)?；圃旌蛻?yīng)用的超疏水結(jié)構(gòu)； 制備方法簡(jiǎn)單易操作，制作成本低。
本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，包括膜基體、粘結(jié)層和超疏水層，所述粘 結(jié)層粘結(jié)于膜基體表面，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒和納 米級(jí)粉粒組成，微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒在粘結(jié)層表面形成微米級(jí)凸起和納米 級(jí)凸起；所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒具有低表面能或/和經(jīng)低表面能物質(zhì)修 飾。
進(jìn)一步，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒混合粉體粒徑為60nm—100 u m;
進(jìn)一步，所述微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉?；旌戏垠w粒徑為400 nm —30 u m;
進(jìn)一步，所述微米級(jí)凸起凸出表面l一30"m，納米級(jí)凸起凸出表面20— 1000nm，相鄰微米級(jí)凸起之間的間距5—100Pm;
進(jìn)一步，所述微米級(jí)凸起凸出表面500 rnn—15ym，納米級(jí)凸起凸出表面 200 nm—500nm，相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20 u m;進(jìn)一步，所述粘結(jié)層為氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹 脂和含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物；
進(jìn)一步，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)一歩，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；
進(jìn)一步，所述膜基體的材料為聚酰亞胺、滌綸樹脂和聚芳楓中的一種或者 一種以上的混合物。
進(jìn)一步，所述膜基體的材料為聚乙烯、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。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，超疏水層由相間排 列并嵌入膜基體表面的粘結(jié)層并形成微米級(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，相對(duì)于其它超疏水結(jié)構(gòu)，本發(fā)明超疏水膜強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 制作容易、成本較低，該超疏水層的水接觸角為150。 165° ，滾動(dòng)角小于5。； 設(shè)置粘接層，對(duì)基體材料沒有特殊要求，可以在硬度很高的基體上設(shè)置超疏水 結(jié)構(gòu)，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；采用嵌入粘結(jié)的結(jié)構(gòu)，超疏水層通過(guò)粘接層與膜基體結(jié)合牢 固，性能穩(wěn)定、成本低廉、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；采用膜基體，可以使超疏水膜的使用靈活，占有空間小，使用 方便簡(jiǎn)單，使用方便簡(jiǎn)單，易于推廣，是可以規(guī)?；圃旌蛻?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)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示
實(shí)施例一
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，包括膜基體l、粘結(jié)層4和超疏水層， 粘結(jié)層4粘結(jié)于膜基體1，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒2 和納米級(jí)粉粒3組成，微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3在粘結(jié)層表面形成微米級(jí) 凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，粘結(jié)層材料為氟乙烯-乙烯基醚聚合物，粘 性較好，適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面；微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3具有低 表面能；本實(shí)施例中，具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3為聚四氟 乙烯微粉-，
微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉體粒徑為60nm—100 n m;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，相鄰微米級(jí)凸 起之間的間距為500 nm—100y m。
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)的超疏水膜，包括膜基體l、粘結(jié)層4和超疏水層，
粘結(jié)層4粘結(jié)于膜基體1，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒2 和納米級(jí)粉粒3組成，微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3在粘結(jié)層表面形成微米級(jí) 凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，粘結(jié)層材料為含氟丙烯酸酯，物理性質(zhì)穩(wěn)定， 適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面；微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3是經(jīng)過(guò)低表面能 物質(zhì)修飾過(guò)的，本實(shí)施例中，經(jīng)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為二氧化硅，當(dāng)然，也可以是二氧化鈦、碳酸鈣和氧化鋅中的一種或者一 種以上的混合物，都能達(dá)到發(fā)明目的，用于修飾的低表面能物質(zhì)是十七氟癸基 三甲氧基硅垸，當(dāng)然，也可以是其它碳原子個(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，或者氟原子個(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，都能達(dá)到發(fā)明目的；
微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉體粒徑為60nm—100 u m;微米級(jí)凸起 凸出表面500 nra—30um，納米級(jí)凸起凸出表面20 nm—500nm,相鄰微米級(jí)凸 起之間的間距為500 nm—100ym。
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154。 162°之間，水滴滾動(dòng)角為2。 5°之間。
實(shí)施例三
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，包括膜基體l、粘結(jié)層4和超疏水層， 粘結(jié)層4粘結(jié)于膜基體1，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒2 和納米級(jí)粉粒3組成，微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3在粘結(jié)層表面形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，粘結(jié)層材料為聚氨酯樹脂，物理性質(zhì)穩(wěn)定， 粘性大，適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面；微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3具有低 表面能；本實(shí)施例中，具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3為全氟乙 丙烯微粉；
微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉體粒徑為400nm—30 y m;微米級(jí)凸起 凸出表面500 nm—15"m，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm—500mi1，相鄰微米級(jí) 凸起之間的間距為500 nm—20iim。
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r 3°之間。
實(shí)施例四
本實(shí)施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，包括膜基體l、粘結(jié)層4和超疏水層， 粘結(jié)層4粘結(jié)于膜基體1,超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒2 和納米級(jí)粉粒3組成，微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3在粘結(jié)層表面形成微米級(jí) 凸起和納米級(jí)凸起；本實(shí)施例中，粘結(jié)層材料為有機(jī)硅樹脂，物理性質(zhì)穩(wěn)定， 粘性大，適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于各類表面；微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3是經(jīng)過(guò) 低表面能物質(zhì)修飾過(guò)的，本實(shí)施例中，經(jīng)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為碳酸鈣，用于修飾的低表面能物質(zhì)是甲基丙烯酸十二氟庚酯；
微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3混合粉體粒徑為40(bm—30 w m;微米級(jí)凸起 凸出表面500咖一15iim，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm—500mn，相鄰微米級(jí) 凸起之間的間距為500 nm—20uni。
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。
當(dāng)然，粘結(jié)劑不局限于氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹 脂、含氟丙烯酸酯，也可以是以上物質(zhì)一種以上的混合物，由于其物理、化學(xué) 性質(zhì)符合本發(fā)明對(duì)粘結(jié)性的要求，因而都能達(dá)到發(fā)明目的；
實(shí)施例一和實(shí)施例三所述的具有低表面能的微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3 并不局限于聚四氟乙烯微粉，也可以是全氟乙丙烯微粉及二者的混合物，都具 有本發(fā)明所需的性質(zhì)，都能達(dá)到發(fā)明目的。
以上實(shí)施例中，膜基體的材料為聚酰亞胺、滌綸樹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。
本發(fā)明制備時(shí)，通過(guò)平板將微米級(jí)粉粒2和納米級(jí)粉粒3壓入基體表面的 粘結(jié)層上表面，固化后的粘結(jié)層表面嵌合超疏水表面層。
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)的超疏水膜，其特征在于包括膜基體(1)、粘結(jié)層(4)和超疏水層，所述粘結(jié)層(4)粘結(jié)于膜基體(1)表面，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(1)組成，微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(3)在粘結(jié)層(4)表面形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起；所述微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(3)具有低表面能或/和經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(3)混合粉體粒徑為60nm—100tim。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(3)混合粉體粒徑為400 nm —30um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—30 u m，納米級(jí)凸起凸出表面20 nnr~1000nm相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—100tim。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述微米級(jí)凸起凸出表面500 nm—15wm，納米級(jí)凸起凸出表面200 nm—500nm，相鄰微米級(jí)凸起之間的間距為500 nm—20iim。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述粘結(jié)層為氟乙烯-乙烯基醚聚合物、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂和含氟丙烯酸酯中的一種或者一種以上的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于具有低表面能的微米級(jí)粉粒(2)和納米級(jí)粉粒(3)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。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述經(jīng)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)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。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述膜基體(1)的材料為聚酰亞胺、滌綸樹脂和聚芳楓中的一種或者一種以上的混合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，其特征在于所述膜基體(1)的材料為聚乙烯、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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水膜，包括膜基體、粘結(jié)層和超疏水層，所述粘結(jié)層粘結(jié)于膜基體，超疏水層由相間排列并嵌入粘結(jié)層的具有低表面能或/和經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾的微米級(jí)粉粒和納米級(jí)粉粒組成，并在粘結(jié)層表面形成微米級(jí)凸起和納米級(jí)凸起，本發(fā)明超疏水膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、成本較低，該超疏水層的水接觸角為150°～165°，滾動(dòng)角小于5°，設(shè)置粘接層，對(duì)基體材料沒有特殊要求，可以在硬度很高的基體上設(shè)置超疏水結(jié)構(gòu)，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；采用膜基體，占有空間小，使用方便簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B32B5/16GK101474896SQ2009101031
公開日2009年7月8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)