專利名稱：利用軟模板和紫外光固化技術制備表面超疏水材料的方法
技術領域：
利用軟模板和紫外光固化技術制備表面超疏水材料的方法，涉及紫外光固化材料的超疏水表面形成方法，屬于固體材料表面改性方法技術領域。
背景技術：
超疏水表面一般是指與水的接觸角大于150°，并且具有較小的滾動角的表面。這一類具有特殊浸潤性的表面一直受到人們的高度關注。人們對于超疏水表面的研究興趣最初來源自然界的超疏水現(xiàn)象，例如水鳥的羽毛、荷葉、水稻葉、水上昆蟲的腿等。超疏水表面由于具有防水、防霧、抗氧化、自清潔等重要特點，在科學研究和生產(chǎn)、生活等諸多領域有極為廣泛的應用前景，例如可應用于鏡片、光學器件、紡織品、機械產(chǎn)品、管道運輸?shù)?。目前，超疏水表面制作方面已?jīng)取得了很大的進展，人們對于超疏水表面的形成機理也有了新的認識。江雷發(fā)表在Advance Material，2002，141857-1860的文章中認為固體材料表面進行超疏水修飾的方法主要有兩種一種是在接觸角大于90°的疏水表面上構造粗糙的微納米結構；另一種是在表面上修飾低表面能的物質(zhì)。通過增大疏水材料表面的粗糙度或者降低表面粗糙的材料的表面能都可以得到表面超疏水材料。
基于上述原理的固體表面疏水修飾已有一些報道。例如，前一種方法可以通過激光刻蝕，離子刻蝕等刻蝕手段，化學沉積(中國專利，公開號CN1611305)，以及模板擠出等途徑實現(xiàn)粗糙結構的構建；后一種方法則可以通過化學反應形成疏水膜(中國專利，公開號CN1275927，CN1251059，CN1544482)，和使用低表面能的含氟材料進行物理涂覆(中國專利，公開號CN1310749，CN1315483，CN1317057，CN1103123，CN1130640)，所用的含氟表面處理劑一般為有機硅氧烷化合物，以及使用其它有機涂料(中國專利，公開號CN1355264，CN1618889)等實現(xiàn)表面改性；此外，還有同時結合以上兩種方式的實施方法(中國專利，公開號CN1378581，CN1613565，CN1624062)。但是，上述一些方法仍然有較多的局限性構建表面粗糙結構和化學反應形成疏水膜的方法一般工藝比較復雜，而且需要有特別的設備和材料；直接進行表面涂覆的材料一般都是含氟的有機物，不符合環(huán)境友好的發(fā)展要求，使用其它有機涂料則往往由于表面能不夠低而導致超疏水性能下降；同時結合以上兩種方式的實施方法通常具有較好的超疏水性能，但工藝流程和設備要求也更為復雜。因此，探索新的表面超疏水材料和制作技術具有重要的應用價值。
最近，已研究的一類疏水表面制備方法是將氧化鋁材料制成多孔模板，然后在聚合物薄膜表面進行加熱壓印，形成的表面起伏的微柱狀結構作為疏水修飾層，如江雷，朱道本等人發(fā)表在ChemPhysChem 2004，5750-753中所說明。而另一種方法則是應用聚二甲基硅氧烷(以下簡稱PDMS)對新鮮的荷葉表面結構進行表面復制，以得到的PDMS表面作為陰模模板，經(jīng)過再次澆鑄、固化，復制得到了表面超疏水的PDMS材料，如季航，陳勇等人發(fā)表在Langmuir 2005，21(19)8978-8981中所說明。
硅橡膠PDMS是近年來被廣泛研究和應用的一種彈性體材料，這種軟質(zhì)材料具有適中的韌性和彈性，較低的表面能和自潤滑效果，并且對于紫外光(300nm以上波長范圍)和可見光透明。由于PDMS獨特的優(yōu)點和良好的適應性，在科學研究和生產(chǎn)應用中顯示出了巨大的應用前景，例如可應用于光學器件、微流體和感應器等領域。PDMS可在較溫和的條件下固化并成型，而且可以很好的脫模，所以被大量應用于各種表面微結構的復制，并進一步作為制作其他微結構的模板。PDMS作為一種優(yōu)良的軟模板材料，也成為了近年來快速發(fā)展的軟印刷技術(soft lithography)的核心材料。最近，人們發(fā)現(xiàn)其他的一些硅橡膠材料或硅橡膠的衍生物也有類似的特性，并將這些材料作為模板材料使用以滿足不同的制作要求。
紫外光固化是指在紫外光的作用下，液態(tài)的低聚物(包括單體)經(jīng)過交聯(lián)聚合而形成固態(tài)產(chǎn)物的過程。紫外光固化具有固化速度快、少污染、節(jié)能和固化產(chǎn)物性能優(yōu)異等優(yōu)點，是一種環(huán)境友好的綠色技術。自20世紀60年代初美國福特汽車公司首次采用該技術、60年代末德國拜爾公司成功開發(fā)紫外光固化木器涂料至今，紫外光固化技術得到迅猛的發(fā)展。我國雖早在20世紀70年代就引進紫外光固化技術，但真正的發(fā)展應始于20世紀90年代，十幾年來這一領域中的研究開發(fā)與產(chǎn)品得到了長足的發(fā)展。利用紫外光作為輻射源，光聚合法直接合成表面超疏水的材料是一種新的技術。它具有聚合速度快、效率高、常溫進行反應和聚合過程無三廢污染等特點，極大地簡化了聚合工藝，避免了傳統(tǒng)制備方法中多步驟、長時間和有污染等缺點，為工業(yè)生產(chǎn)開辟了一條新的環(huán)保的途徑。目前利用紫外光固化法制備表面超疏水的材料尚無文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足，提出一種用軟模板和紫外光固化技術形成超疏水表面的方法。本發(fā)明以硅橡膠彈性體類的軟模板材料復制超疏水表面的微納米結構作為模板，利用紫外光固化材料在軟模板誘導下經(jīng)紫外光輻照固化形成超疏水的表面。從而將具有超疏水效應的微納米結構巧妙的“轉(zhuǎn)移”到紫外光固化材料上，形成超疏水表面。這種方法具有操作簡便、條件可控和成本較低的優(yōu)點。
一種利用軟模板和紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的方法，包括以下步驟(1)制備彈性軟模板將彈性軟模板材料預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比3～20∶1混合均勻，澆注到具有一定形貌的超疏水表面上，靜置10～100分鐘，加熱至30～70℃固化反應2～12小時；或者澆注后室溫靜置6～48小時，讓其自然固化；固化后剝離得到彈性軟模板；(2)制備表面超疏水材料(2.1)將用于紫外光固化的低聚物，單體，交聯(lián)劑，光引發(fā)劑，按照以下質(zhì)量含量混合均勻制備成預聚物；低聚物10～90wt％；單體 1～75wt％；光引發(fā)劑 0.01～10wt％；交聯(lián)劑0.01～25wt％；所述低聚物為環(huán)氧甲基丙烯酸酯(EMA)、環(huán)氧丙烯酸酯(EA)、聚氨酯丙烯酸酯(UA)和有機硅聚氨酯丙烯酸酯(SUA)中的一種或幾種；所述單體為丙烯酸酯(AE)、甲基丙烯酸酯(MA)、金屬性雙環(huán)氧丙烯酸酯(MDA)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(PEA)、異冰片基環(huán)氧丙烯酸酯(IBA)中的一種或幾種；所述光引發(fā)劑為α-羥基環(huán)己基苯基酮、安息香雙甲醚、α-羥基，α-苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮]、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮中的一種或幾種；所述交聯(lián)劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、二乙二醇二丙烯酸酯、三聚乙二醇二丙烯酸酯和四聚乙二醇二丙烯酸酯、雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一種或幾種；(2.2)將預聚物置于固體基片和彈性軟模板之間，在紫外光下曝光2～30分鐘，預聚物聚合交聯(lián)；固化后剝離彈性軟模板得到表面超疏水的材料。
所述彈性軟模板材料為以下材料中的任何一種聚二甲基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、聚二甲基硅氧烷與聚氨酯共混材料，或由稀土改性的聚硅氧烷材料。
所述固體基片，其材質(zhì)為玻璃、硅、石英、云母、氧化銦錫鍍層玻璃(ITO玻璃)、陶瓷、聚合物或金屬材料中的任何一種。
上述方法中的超疏水表面的形貌可以為荷葉表面形貌、水稻葉表面形貌、分子篩表面形貌、微孔表面形貌或微納米級的柱狀氧化鋅表面形貌等等。
本發(fā)明的效果利用上述軟模板和紫外光固化技術，可以制備各種不同用途的表面超疏水材料。接觸角測量儀表征結果表明該材料具有優(yōu)良的超疏水性能室溫下，該紫外光固化材料表面與水的接觸角大于150°，通過改變工藝和所用材料，表面與水的接觸角還可以在130°～160°之間調(diào)節(jié)，水在材料表面的滾動角(也即是動態(tài)接觸角中前進角與后退角的角度之差)可以小于5°。該材料與固體基片的附著力強，易與彈性軟模板脫離，所復制的彈性模板上的圖案清晰且分辨率高。通過配方改變可以調(diào)節(jié)材料的硬度和形變特性以適應不同用途。
本發(fā)明具有工藝簡單、可控性好、聚合效率高、污染小和成本低等特點，并且可用于各種固體材料表面。本發(fā)明得到的超疏水表面中不涉及含氟材料以及其它毒害物質(zhì)，因此是一種十分環(huán)保的制作方法。


圖1為紫外光固化超疏水材料的光聚合反應路徑。
圖2為紫外光固化超疏水材料的制作示意圖。
具體實施例方式
圖1為紫外光固化超疏水材料的光聚合反應路徑。將紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的原料低聚物、單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑按質(zhì)量含量配比混合均勻，以上原料按一定比例混合均勻后置于基片和帶有圖案的彈性模板之間，在紫外光輻照情況下，原料在紫外光輻照下直接聚合成交聯(lián)聚合物，即表面超疏水材料，表面超疏水材料交聯(lián)聚合物粘貼在基片上，容易與彈性模板分離。
圖2為紫外光固化超疏水材料的制作示意圖。首先將彈性軟模板材料預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比3～20∶1混合均勻，澆注到具有一定形貌的超疏水表面上，靜置10～100分鐘，加熱至30～70℃固化反應2～12小時，或者澆注后室溫靜置6～48小時，讓其自然固化；固化后剝離得到彈性軟模板；將按質(zhì)量配比得到的預聚物置于彈性模板與基板之間，紫外光輻射固化，脫出彈性模板，即可得到表面超疏水材料；表面超疏水材料交聯(lián)聚合物粘貼在基片上，容易與彈性模板分離。
實施例1將聚二甲基硅氧烷(PDMS，sylgard 184，購于Dow Corning公司)的預聚體(siliconeelastomer base)和交聯(lián)劑(silicone elastomer curing agent)按質(zhì)量比10∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置20分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度40℃，反應時間4小時；或者澆注后室溫靜置6小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到PDMS彈性模板。
將低聚物EMA 2g，低聚物UA 1g；單體IBA 0.5g，單體AE 0.5g；交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25g；光引發(fā)劑α-羥基環(huán)己基苯基酮0.2g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于玻璃基片和彈性模板之間，紫外曝光8分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例2將聚二甲基硅氧烷(PDMS，sylgard 184，購于Dow Corning公司)的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比3∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置10分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度30℃，反應時間2小時；或者澆注后室溫靜置36小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到PDMS彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑二乙二醇二丙烯酸酯1.2g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于硅基片和彈性模板之間，紫外曝光2分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例3將聚二甲基硅氧烷(PDMS，sylgard 184，購于Dow Corning公司)的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比7∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置40分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度50℃，反應時間6小時；或者澆注后室溫靜置12小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到PDMS彈性模板。
將低聚物EMA 0.5g，低聚物SUA 6g，低聚物EA lg；單體IBA 0.5g，單體MA 0.3g，單體PEA 0.2g，單體IBA 0.25g，單體MDA 0.5g；交聯(lián)劑二季戊四醇五丙烯酸酯0.5g；光引發(fā)劑[α-羥基，α-苯基苯丙酮]0.25g，光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯甲酮0.15g，光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮0.1g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于石英基片和彈性模板之間，紫外曝光12分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例4將聚二甲基硅氧烷(PDMS，sylgard 184，購于Dow Corning公司)的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比15∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置70分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度60℃，反應時間8小時；或者澆注后室溫靜置24小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到PDMS彈性模板。
將低聚物EMA 1.5g，低聚物SUA 4g，低聚物UA 0.5g；單體IBA 0.5g，單體MDA 0.5g；交聯(lián)劑雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯0.6g；光引發(fā)劑2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮]0.02g，光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮0.02g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于云母基片和彈性模板之間，紫外曝光18分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例5將聚二甲基硅氧烷(PDMS，sylgard 184，購于Dow Corning公司)的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比20∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置100分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度70℃，反應時間12小時；或者澆注后室溫靜置48小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到PDMS彈性模板。
將低聚物EMA 1.5g，低聚物SUA 2g，低聚物AE 0.2g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑二季戊四醇五丙烯酸酯0.75g；光引發(fā)劑α-羥基環(huán)己基苯基酮0.35g，光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯甲酮0.1g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于氧化銦錫鍍層玻璃(ITO玻璃)基片和彈性模板之間，紫外曝光30分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例6將聚二苯基硅氧烷的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比9∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置10分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度35℃，反應時間5小時；或者澆注后室溫靜置8小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物SUA 2.5g，低聚物AE 0.2g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑二季戊四醇五丙烯酸酯0.25g，交聯(lián)劑三聚乙二醇二丙烯酸酯0.3g；光引發(fā)劑α-羥基環(huán)己基苯基酮0.35g，光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯甲酮0.1g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于陶瓷基片和彈性模板之間，紫外曝光5分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例7將甲基乙烯基硅橡膠的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比8∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置60分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度50℃，反應時間8小時；或者澆注后室溫靜置15小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EMA 2g，低聚物UA 1g；單體IBA 0.5g，單體AE 0.5g；交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25g；光引發(fā)劑2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮]0.35g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于聚乙烯基片和彈性模板之間，紫外曝光22分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例8將甲基苯基乙烯基硅橡膠的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比12∶1混合均勻，澆注到干凈平整的荷葉表面上，靜置70分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度70℃，反應時間8小時；或者澆注后室溫靜置26小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EMA 2g，低聚物UA 1g；單體IBA 0.5g，單體AE 0.5g；交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25g；光引發(fā)劑α-羥基，α-苯基苯丙酮0.4g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于聚苯乙烯基片和彈性模板之間，紫外曝光28分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例9將聚二甲基硅氧烷與聚氨酯共混材料的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比17∶1混合均勻，澆注到微納米級的柱狀氧化鋅表面上，靜置90分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度60℃，反應時間6小時；或者澆注后室溫靜置40小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑三聚乙二醇二丙烯酸酯0.55g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于銅基片和彈性模板之間，紫外曝光6分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例10將由稀土改性的聚二甲基硅氧烷的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比16∶1混合均勻，澆注到干凈平整的微孔表面上，靜置50分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度30℃，反應時間10小時；或者澆注后室溫靜置30小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑四聚乙二醇二丙烯酸酯0.6g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于不銹鋼基片和彈性模板之間，紫外曝光10分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例11將聚二乙基硅氧烷的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比13∶1混合均勻，澆注到干凈平整的分子篩表面上，靜置40分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度50℃，反應時間11小時；或者澆注后室溫靜置18小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑四聚乙二醇二丙烯酸酯0.6g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于聚氯乙稀基片和彈性模板之間，紫外曝光4分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例12將聚甲基乙基硅氧烷的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比18∶1混合均勻，澆注到干凈平整的水稻葉表面上，靜置100分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度70℃，反應時間12小時；或者澆注后室溫靜置48小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑四聚乙二醇二丙烯酸酯0.6g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于聚氨酯基片和彈性模板之間，紫外曝光15分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
實施例13將聚甲基乙基硅氧烷的預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比5∶1混合均勻，澆注到干凈平整的水稻葉表面上，靜置20分鐘后，加熱固化后成為彈性體，反應溫度40℃，反應時間3小時；或者澆注后室溫靜置12小時，讓其自然固化。固化后剝離即可得到彈性模板。
將低聚物EA 1g，低聚物SUA 5g；單體MDA 0.5g，單體IBA 0.3g；交聯(lián)劑四聚乙二醇二丙烯酸酯0.6g；光引發(fā)劑安息香雙甲醚0.25g混合均勻，制備成預聚物。將預聚物置于鋁基片和彈性模板之間，紫外曝光9分鐘，光源為主發(fā)射波長365nm的高壓汞燈，紫外光強度I＝10mW/cm2，預聚物聚合交聯(lián)，固化后剝離彈性模板，得到表面超疏水材料。
權利要求
1.利用軟模板和紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)制備彈性軟模板將彈性軟模板材料預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比3～20∶1混合均勻，澆注到具有一定形貌的超疏水表面上，靜置10～100分鐘，加熱至30～70℃固化反應2～12小時，固化后剝離得到彈性軟模板；(2)制備表面超疏水材料(2.1)將用于紫外光固化的低聚物，單體，交聯(lián)劑，光引發(fā)劑，按照以下質(zhì)量含量混合均勻制備成預聚物；低聚物 10～90wt％；單體1～75wt％；光引發(fā)劑0.01～10wt％；交聯(lián)劑 0.01～25wt％；所述低聚物為環(huán)氧甲基丙烯酸酯(EMA)、環(huán)氧丙烯酸酯(EA)、聚氨酯丙烯酸酯(UA)和有機硅聚氨酯丙烯酸酯(SUA)中的一種或幾種；所述單體為丙烯酸酯(AE)、甲基丙烯酸酯(MA)、金屬性雙環(huán)氧丙烯酸酯(MDA)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(PEA)、異冰片基環(huán)氧丙烯酸酯(IBA)中的一種或幾種；所述光引發(fā)劑為α-羥基環(huán)己基苯基酮、安息香雙甲醚、α-羥基，α-苯基苯丙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮]、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮中的一種或幾種；所述交聯(lián)劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、二乙二醇二丙烯酸酯、三聚乙二醇二丙烯酸酯和四聚乙二醇二丙烯酸酯、雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯中的一種或幾種；(2.2)將預聚物置于固體基片和彈性軟模板之間，在紫外光下曝光2～30分鐘，預聚物聚合交聯(lián)；固化后剝離彈性軟模板得到表面超疏水的材料。
2.利用軟模板和紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的方法，其特征在于，該方法包括權利要求1所述的步驟，只是步驟(1)為(1)制備彈性軟模板將彈性軟模板材料預聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比3～20∶1混合均勻，澆注到具有一定形貌的超疏水表面上，澆注后室溫靜置6～48小時，讓其自然固化；固化后剝離得到彈性軟模板。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的利用軟模板和紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的方法，其特征在于，所述彈性軟模板材料為以下材料中的任何一種聚二甲基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、聚二甲基硅氧烷與聚氨酯共混材料，或由稀土改性的聚硅氧烷材料。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的利用軟模板和紫外光輻射固化法制備表面超疏水材料的方法，其特征在于，所述固體基片，其材質(zhì)為玻璃、硅、石英、云母、氧化銦錫鍍層玻璃(ITO玻璃)、陶瓷、聚合物或金屬材料中的任何一種。
全文摘要
利用軟模板和紫外光固化技術制備表面超疏水材料的方法，涉及紫外光固化材料的超疏水表面形成方法，屬于固體材料表面改性方法技術領域。先制備彈性軟模板；將預聚物置于彈性模板與基板之間，紫外光輻射固化，脫出彈性模板，即可得到表面超疏水材料；表面超疏水材料交聯(lián)聚合物粘貼在基片上，容易與彈性模板分離。該材料所復制的彈性模板上的圖案清晰且分辨率高，具有優(yōu)良的超疏水性能室溫下，該紫外光固化材料表面與水的接觸角大于150°。本發(fā)明可以制備各種不同用途的表面超疏水材料，具有工藝簡單、可控性好、聚合效率高、污染小和成本低等特點。本發(fā)明得到的超疏水表面中不涉及含氟材料以及其它毒害物質(zhì)，因此是一種十分環(huán)保的制作方法。
文檔編號C08J5/00GK1810912SQ200610011418
公開日2006年8月2日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權日2006年3月3日
發(fā)明者劉斌, 阮維青, 范寅, 王曉工 申請人:清華大學