專利名稱：一種對基體表面進行超疏水改性處理實現(xiàn)自清潔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對金屬氧化物、聚合物、金屬基體表面進行超疏水改性處理以實 現(xiàn)自清潔的方法。
背景技術(shù)：
作為潤濕性中的極端情況，接觸角大于150°的超疏水表面以其在自清潔材料方 面具有潛在的優(yōu)勢而備受關(guān)注，在國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用前景。基 于Wenzel和Cassie模型，超疏水表面的獲得需要兩個條件低表面能和高表面粗超度。國 內(nèi)外在制備超疏水表面方面進行了大量的研究，主要的方法有熔融物的固化、刻蝕、化學(xué)氣 相沉積法、陽極氧化法等。但是這些方法不僅實驗條件要求比較苛刻，成本高，不利于進行 大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因而其實際應(yīng)用受到限制。同時這些制備方法對基體的要求比較高，如 要求基體耐高溫、導(dǎo)電等等，這些都限制了其在實際生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對基體表面進行超疏水改性處理實現(xiàn)自清潔的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明選用了原料廣泛易得的三氯硅烷偶聯(lián)劑，利用自組裝法 制備了接觸角大于150°的超疏水自清潔表面，同時具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用的基體 可以是無機基體或聚合物基體，采用的基體為無機基體時的主要驟如下1)將無機基體(比如但不限于玻璃、硅晶片、云母、藍寶石、石英或碳化硅等)清 洗，烘干，放至室溫；2)將步驟1處理的無機基體紫外線照射；3)在無機基體上制備超疏水涂層將步驟2處理的無機基體浸入體積濃度為0. 5-5%的三氯硅烷/甲苯溶液中1-60 分鐘，取出用甲苯清洗，于90-120°C下加熱5-10分鐘，放至室溫，即制得具有超疏水性能的
自清潔表面。本發(fā)明采用的基體為聚合物基體時(比如但不限于聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰 胺酯或聚丙烯酸酯)，在聚合物基體清洗，烘干，放至室溫后，先在該聚合物基體上制備硅烷 緩沖層，即浸入體積濃度為0. 5-1%的硅烷/丙酮溶液中2-20分鐘，取出用丙酮清洗，于 90-120°C下放置5-10分鐘，再放至室溫。然后操作上述步驟2和步驟3。本發(fā)明的硅烷緩沖層可以是但不限于對氨丙基三乙氧基硅烷緩沖層或?qū)Π北?三甲氧基硅烷緩沖層。本發(fā)明對無機基體或聚合物基體的清洗是用水、乙醇、丙酮依次作超聲波清洗。本發(fā)明的三氯硅烷可以是但不限于十八烷基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯基三 氯硅烷或?qū)谆交裙柰?。本發(fā)明的制備方法工藝簡單、無需特別的儀器設(shè)備；無污染；效果顯著；疏水膜穩(wěn) 定可靠；另外所使用的原料成本低，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了前提條件。該工藝條件獲得的超疏水表面可以有效地防止基體表面被灰塵、雜質(zhì)的污染，從而實現(xiàn)自清潔。


圖1是實施例1采用硅晶片為基體制備得到的超疏水表面在放大10000倍條件下 的掃描電鏡照片。圖2是實施例1制備的疏水表面上水滴的接觸角測定圖。圖3是實施例2采用聚合物基體制備得到的超疏水表面在放大20000倍條件下的 掃描電鏡照片。圖4是實施例2制備的疏水表面上水滴的接觸角測定圖。
具體實施例方式實施例1 以硅晶片為基體第一步清洗硅晶片在水、乙醇、丙酮依次超聲5分鐘，105°C烘干5分鐘，取出后 放至室溫；第二步紫外線照射5分鐘；第三步在基體上制備超疏水涂層將上述第二步處理的基體浸入十八烷基 三氯硅烷/甲苯溶液中2分鐘，甲苯洗兩次，105°C加熱5分鐘，放至室溫，即制得具有超疏 水性能的自清潔表面。采用掃描電子顯微鏡(JSM-7401F)掃描本發(fā)明制得的超疏水硅晶片基體的表面 形貌，如圖1所示，結(jié)果表明超疏水表面存在納米級的粗糙結(jié)構(gòu)，滿足超疏水性能所需要的 粗糙度。采用接觸角儀對硅晶片上構(gòu)建的超疏水表面進行表征。如圖2所示，涂層表面具 有優(yōu)異的憎水效果，接觸角為150°，可以實現(xiàn)聚合物表面的自清潔。實施例2以聚對苯二甲酸乙二酯(聚酯)膜為基體本實施例的聚合物基體的自組裝化學(xué)反應(yīng)過程為(1)硅烷緩沖層及紫外光照
權(quán)利要求
1.一種對無機基體表面進行超疏水改性處理實現(xiàn)自清潔的方法，主要步驟如下1)將無機基體清洗，烘干，放至室溫；2)將步驟1處理的基體紫外線照射；3)在無機基體上制備超疏水涂層將步驟2處理的無機基體浸入體積濃度為0. 5-5%的三氯硅烷/甲苯溶液中1-60分 鐘，取出，用甲苯清洗，于90-120°C下加熱5-10分鐘，放至室溫，即制得具有超疏水性能的自清潔表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無機基體為玻璃、硅晶片、云母、藍寶石、石 英或碳化硅。
3.一種對聚合物基體表面進行超疏水改性處理實現(xiàn)自清潔的方法，主要步驟如下1)聚酯膜清洗，取出后放至室溫；2)制備硅烷緩沖層將步驟1處理的聚合物基體浸入體積濃度為0. 5-1%的硅烷/丙酮溶液中2-20分鐘， 取出，用丙酮清洗，于90-120°C下放置5-10分鐘，再放至室溫；3)將步驟2處理的聚合物基體用紫外線照射；4)在聚合物基體上制備超疏水涂層將步驟3處理的聚合物基體浸入體積濃度為0. 5-5%的三氯硅烷/甲苯溶液中1-60分 鐘，取出，用甲苯清洗，于90-120°C下加熱5-10分鐘，放至室溫，即制得具有超疏水性能的自清潔表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，聚合物基體為聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰胺酯或 聚丙烯酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，硅烷緩沖層為對氨丙基三乙氧基硅烷緩沖層或 對氨丙基三甲氧基硅烷緩沖層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，對無機基體或聚合物基體的清洗是用水、乙醇、 丙酮依次作超聲波清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，三氯硅烷為十八烷基三氯硅烷、乙烯基三氯 硅烷、苯基三氯硅烷或?qū)谆交裙柰椤?br> 全文摘要
一種對基體表面進行超疏水改性處理實現(xiàn)自清潔的方法1)將無機基體清洗，烘干，放至室溫；2)將步驟1處理的無機基體紫外線照射；3)在無機基體上制備超疏水涂層，制得具有超疏水性能的自清潔表面。基體為聚合物基體時，先在該聚合物基體上制備硅烷緩沖層，然后操作上述步驟2和步驟3。三蒸水在本發(fā)明制備的基體表面的接觸角可達到150°，此超疏水涂層可有效地防止雜質(zhì)污染，實現(xiàn)自清潔。超疏水涂層具有良好的穩(wěn)定性。
文檔編號C09K3/18GK102086375SQ200910241689
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者向軍輝, 宋波, 梁小紅, 邢麗, 陳世偉 申請人:中國科學(xué)院研究生院