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CN107364057A - 一种不同粗糙度模板的制备方法 - Google Patents

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CN107364057A
CN107364057A CN201710569536.9A CN201710569536A CN107364057A CN 107364057 A CN107364057 A CN 107364057A CN 201710569536 A CN201710569536 A CN 201710569536A CN 107364057 A CN107364057 A CN 107364057A
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China
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rough structure
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CN201710569536.9A
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杨文芳
李庆梦
吴刚
王婵铭
申庭耀
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Tiangong University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
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Publication date
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Abstract

本发明提供了一种不同粗糙度模板的制备方法，包括以下步骤：步骤1：混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料，以玻璃板、金属板等为基底平面，在上面均匀刮涂基材，静置1‑5min；步骤2：在基材表面均匀铺满碳化硅颗粒，置于烘箱中80‑110℃固化2‑4h；步骤3：取出后冷却至室温，用气枪连接空气泵后吹掉环氧树脂表面未固着的碳化硅颗粒，得到表面粗糙的模板。本发明所述的一种粗糙模板的制备方法是基于“荷叶效应”理论，能够用于制备具有均匀粗糙度的高分子材料膜，使其具有疏水性。

Description

一种不同粗糙度模板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种不同粗糙度模板的制备方法，用于在高分子材料表面构建仿生荷叶表面微纳米粗糙结构。
背景技术
膜材料以其采光好、造型多异、韧性好的优势而被广泛应用许多领域，但是长时间的阳光照射和外界环境的污染会使膜表面沉积灰尘，清洁工作比较危险而且成本高。如果膜材料能够具备超疏水自清洁的性能，就能降低膜材料的使用成本。
荷叶表面具有很强的疏水性能，落在荷叶表面的液滴可以在叶面聚集并来回滚动，叶面上的灰尘被液滴的滚动带走而达到自清洁。这就是“出淤泥而不染”的“荷叶效应”，这一效应为我们制备超疏水自清洁膜提供了理论依据。
荷叶叶面上分布着很多微米级的“乳突”，相邻乳突之间的空气使得荷叶叶面上存在着一层极薄、纳米级厚的空气层，水滴的尺寸远大于乳突的间距，形成乳突和空气层对水滴的托举作用。当水滴落在荷叶表面时，只能与超微结构的乳突凸顶及蜡晶相接触，与荷叶表面的接触面积大大减少，水滴并不能渗透。水滴的表面张力使其形状接近于球状，因此在荷叶疏水表面上自由滚动，这就是荷叶表面超疏水原理。
经过探索，人们逐渐掌握了多种构建超疏水表面的方法，主要包括化学刻蚀法、溶胶-凝胶法、表面接枝改性、静电纺丝法、蒸汽诱导相分离法、等离子刻蚀法等，通过对材料表面进行改性，使材料表面具备超疏水性。但大多方法具有制备成本高，工艺复杂及难以大面积推广等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同粗糙度模板的制备方法，以此在高分子材料表面构建仿生荷叶表面微纳米粗糙结构，使其达到超疏水自清洁性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种不同粗糙度模板的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料，以玻璃板、金属板等为基底平面，在上面均匀刮涂基材，静置1-5min；
(2)在基材表面均匀铺满碳化硅颗粒，置于烘箱中80-110℃固化2-4h；
(3)取出后冷却至室温，用气枪连接空气泵后吹掉环氧树脂表面未固着的碳化硅颗粒，得到表面粗糙的模板。
完成模板的制备后，配制高分子膜材料涂层胶，均匀刮涂在模板的表面，放入烘箱烘干后取出，冷却至室温后将膜揭下来。
在制备模板的过程中，可以使用不同目数的碳化硅分别制备不同粗糙度的模板，从而构建不同程度疏水性能的高分子膜结构。
对得到的高分子膜进行蒸馏水接触角测试，不同粗糙程度的模板制得的高分子膜具有不同级别的疏水性能。
本发明产生的有益效果：本发明提供了一种新的粗糙模板的制备方法，操作简便，成本低廉、实用性强且易于大量生产。以此模板制备得到的高分子材料膜能达到超疏水性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料，以玻璃板为基底平面，在上面均匀刮涂基材，静置1min；
(2)取一根洁净干燥的玻璃棒，在其两端缠绕约1mm厚的透明胶带；
(3)在环氧树脂的一端撒上目数为400、600、1000、1500的碳化硅颗粒，用表面光滑的圆柱轻轻地匀速向下平推，使碳化硅颗粒均匀覆盖在环氧树脂表面；
(4)将玻璃板放置于烘箱中80℃固化3h后取出，冷却至室温；
(5)用气枪连接空气泵后吹掉环氧树脂表面未固着的碳化硅颗粒，得到表面粗糙的模板；
(6)配制PVDF涂层胶，将涂层胶均匀刮涂在模板表面，置于烘箱80℃烘干，烘干后取出，待冷却至室温后揭膜；
(7)用PVDF膜制样，测试不同目数碳化硅得到的模板制得的膜蒸馏水接触角。
(8)通过得到的接触角数据，了解到不同粗糙程度的模板对PVDF疏水性的影响。
实施例2
(1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料，以玻璃板为基底平面，在上面均匀刮涂基材，静置1min；
(2)取一根洁净干燥的玻璃棒，在其两端缠绕约2mm厚的透明胶带；
(3)在环氧树脂的一端撒上目数为400、600、1000、1500的碳化硅颗粒，用表面光滑的圆柱轻轻地匀速向下平推，使碳化硅颗粒均匀覆盖在环氧树脂表面；
(4)将玻璃板放置于烘箱中80℃固化3h后取出，冷却至室温；
(5)用气枪连接空气泵后吹掉环氧树脂表面未固着的碳化硅颗粒，得到表面粗糙的模板；
(6)配制PVDF涂层胶，将涂层胶均匀刮涂在模板表面，置于烘箱80℃烘干，烘干后取出，待冷却至室温后揭膜；
(7)用PVDF膜制样，测试其蒸馏水接触角。
(8)不同模板厚度对碳化硅的固着能力不同，所以模板的不同厚度也影响了模板的粗糙程度。通过与实施例1比较分析，了解到不同模板厚度对PVDF膜疏水性的影响。
实施例3
(1)本实施例与所述实施例1基本相同，不同之处在于碳化硅颗粒覆盖在环氧树脂表面后，用玻璃板或其他物品向下对碳化硅颗粒表面施加压力，使碳化硅颗粒更深入模板，用以改变模板的表面粗糙程度。
(2)不同压力大小导致模板对碳化硅的镶嵌深度不同，所以施加的压力大小不同也影响了模板的表面粗糙度。通过与实施例1比较分析，了解到不同压力大小对PVDF膜疏水性的影响。

Claims (8)

1.一种不同粗糙度模板的制备方法，其特征在于在光滑均匀的基材表面构造不同程度的粗糙结构。
2.如权利要求1所述的表面粗糙结构，其特征在于在光滑的基材表面刮涂一层固体颗粒，制备出具有粗糙结构的模板。
3.如权利要求2所述的具有粗糙结构的模板，其特征在于基材的固化能力和固体颗粒的性质、大小及分布情况。
4.如权利要求3所述的基材的固化能力，其特征在于用该基材制备的模板应该具有一定的硬度，且能够牢牢得固着基材表面的颗粒，能够使构造的粗糙结构具有稳定性，且基材应与高分子膜材料不发生反应。
5.如权利要求3所述的固体颗粒的性质，其特征在于该颗粒应该具有稳定的性质，且不能与基材和高分子材料发生反应。
6.如权利要求3所述的固体颗粒的分布情况，其特征在于固体颗粒层的厚度、对固体颗粒施加的压力。
7.一种权利要求1或2所述的不同粗糙度模板的制备方法，其特征在于该方法包括以下几个步骤：
(1)将制备好的基材均匀刮涂于某一平整的表面；
(2)在基材表面均匀覆盖固体颗粒，形成粗糙结构；
(3)将模板进行加温固化处理，使其具有稳定的粗糙结构。
8.根据权利要求7所述的一种不同粗糙度模板的制备方法，其特征在于：所述基材为环氧树脂与固化剂的均匀混合物；平整的表面选用玻璃板；固体颗粒为不同目数的碳化硅颗粒；加温固化处理为在烘箱80℃的条件下处理30min。
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