CN102582009B - 一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 - Google Patents
一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102582009B CN102582009B CN201110459213.7A CN201110459213A CN102582009B CN 102582009 B CN102582009 B CN 102582009B CN 201110459213 A CN201110459213 A CN 201110459213A CN 102582009 B CN102582009 B CN 102582009B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer
- presoma
- based oriented
- superhydrophobic material
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法为：(1)以针状的金属丝或合成纤维为模板，将模板排列在纯铝片上，并施加20～200MPa压力压制持续50～100s，之后剥离模板得到压制过的纯铝片，将压制过的纯铝片用去离子水洗涤并烘干，然后浸泡于刻蚀试剂中5～180s，获得前躯体；(2)以聚合物为复型材料，将前躯体置于与之匹配的模具内，将聚合物颗粒撤在所述的前躯体上，加热模具至聚合物的熔化温度，施加20～200MPa的压力持续15～30min，获得聚合物基定向超疏水材料；本发明聚合物基超疏水材料具有定向疏水功能，即不同维度上疏水性的差异可以使材料表面的水滴尽可能的沿指定方向滚动。
Description
（一）技术领域
本发明涉及一种超疏水材料的制备，特别涉及一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法。
（二）背景技术
来自于荷叶的灵感，超疏水材料能有效地防湿，凝水，这种性能对于一些必须保持干燥，清洁的材料设备是非常重要的。来自于苍蝇眼的灵感，超疏水材料能有效地防雾、防垢，适用于很多光学材料领域。另外，由于超疏水材料表面上水滴极易滚动，可以有效的减小水的阻力而在室外建筑物表面、管道、潜艇等领域有广阔的应用前景。
对于水稻叶的研究发现，超疏水表面微米级别的定向突起能有效的控制水滴的滚动方向，从而使定向疏水成为可能。定向疏水能保证水滴尽可能的在一个方向上流动，达到水滴走向可控的目标。定向疏水不仅本身应用前景可观，而且还在超疏水性“开关”上提出了一种新的探索方向。
现有的定向超疏水工艺非常复杂，例如微纳加工、纳米蚀刻等技术，设备要求高，工期长，成本高等缺点，而从生物体上复形的工艺则具有形状单一、步骤繁琐、无法大面积制备等的缺陷。所以开发一种简单实用的制备方法，是推广应用定向超疏水材料的关键。
（三）发明内容
本发明目的是提供一种工艺简单、成本低廉、性能优异的聚合物基定向超疏水材料的制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法为：（1）以针状的金属丝或合成纤维为模板，先将模板与纯铝片(纯度大于96.0%)置于乙醇或丙酮中清洗并浸泡1h，80℃烘干,去除表面污垢后得到预处理后的模板和预处理后的纯铝片，将预处理后的模板排列在预处理后的纯铝片上，并施加20～200MPa压力持续压制50～100s，之后剥离模板得到压制过的纯铝片，将压制过的纯铝片用去离子水洗涤并烘干，然后浸泡于刻蚀试剂中5～180s，获得前驱体；所述模板的径宽为5～40μm，所述刻蚀试剂为质量浓度10～40%盐酸水溶液和质量浓度20～40%氢氟酸水溶液以体积比1：0.5～2的混合溶液；（2）以聚合物为复型材料，将步骤（1）制得的前驱体置于与之匹配的模具内，将聚合物颗粒撒在所述的前驱体上，加热模具至聚合物的熔化温度，持续至聚合物完全熔化并软化，在软化的聚合物上施加20～200MPa的压力持续10～30min，待模具冷却后，取出，剥离去除前驱体，获得聚合物基定向超疏水材料，所述聚合物为高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酯中的一种。
进一步，步骤（1）所述金属丝为下列之一：不锈钢丝、铜丝、铝丝、钛丝或镍丝，所述合成纤维适合多种纤维材料，优选为下列之一：碳纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或聚四氟乙烯纤维。
优选的，步骤（1）所述模板采用机械打磨和/或在盐酸和氢氟酸的混合溶液中缓慢腐蚀将所述的金属丝或合成纤维制备成径宽为5～40μm圆柱形，所述盐酸和氢氟酸混合液为盐酸、氢氟酸和水以质量比为1：0.5～4:3～10的混合溶液。
也推荐步骤（1）所述模板为金属丝或合成纤维编成的网孔大小为10～60μm，径宽为5～40μm的网或表面具有明显网状凹凸结构的毡。
本发明优选，步骤（1）所述将模板排列在所述预处理后的纯铝片上，所施加的压力为160MPa持续60s，剥离模板后得到压制过的纯铝片。
步骤（2）推荐在软化的聚合物上施加50～110MPa的压力持续30min。
步骤（2）推荐以聚合物为复型材料，将步骤（1）制得的前驱体置于与之匹配的模具内，再将聚合物颗粒撒在所述的前驱体上，加热模具至150～200℃，持续30min，完全熔化并软化，在软化的聚合物上施加20～200MPa的压力持续10～30min，待模具冷却后，取出，剥离去除前驱体，获得聚合物基定向超疏水材料所述的聚合物为高密度聚乙烯或聚丙烯。
步骤（2）聚合物颗粒的质量用量对本发明没有影响，主要目的是用于压片，通常优选为10～20g/dm2前驱体。
由于本发明工艺主要在材料表面进行，所以对材料的表面清洁度较高。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明将微米纤维、网、毡等具有一维特征的物体压在较软的纯铝薄片上，再通过刻蚀、复型获得定向聚合物基超疏水材料，根据扫描电镜（SEM）观察发现最后得到的疏水材料上确实有针状（条状）突起，根据静态接触角测试，发现在平行于针状（条状）方向上的接触角明显小于垂直方向，差值在5°～15°，根据动态接触角测试，发现平行于针状（条状）方向上的滚动角也较小，差值在3°～10°，本发明聚合物基超疏水材料具有定向疏水功能，即不同维度上疏水性的差异可以使材料表面的水滴尽可能的沿指定方向滚动。
（四）附图说明
图1实施例1定向超疏水材料的SEM图；
图2实施例1定向超疏水材料的接触角测试图；
图3实施例2定向超疏水材料的SEM图；
图4实施例2定向超疏水材料的接触角测试图；
图5实施例3定向超疏水材料的SEM图；
图6实施例3定向超疏水材料的接触角测试图。
（五）具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
（1）带有针状（条状）凹陷前驱体的制备：直接购买不锈钢丝（sus-304wps，直径：50～79μm，厂家:上海安哈不锈钢有限公司），剪裁长度至3cm，利用砂纸机械打磨，再利用盐酸和氢氟酸的混合溶液（HCl:HF:H2O=28.1:2.2:69.7;质量比）缓慢腐蚀直至将其径宽控制在40μm左右作为模板，利用去离子水清洗并干燥后，将这些模板均匀排列在3cm×6cm×0.2cm用无水乙醇清洗过的纯铝片（1060，厂家：杭州骏旺金属制品有限公司），利用平板硫化机（QLB-25D/Q，厂家：无锡市第一橡胶机械有限公司）施加160MPa压力，保压60s，剥离模板后获得压制后的纯铝片，将压制后的纯铝片置于质量浓度20%盐酸水溶液和质量浓度20%氢氟酸水溶液以体积比1：0.5的混合刻蚀溶液中浸泡30s，得到带有针状凹陷的前驱体3cm×6cm×0.2cm，电镜扫描如图1所示；
（2）疏水材料的制备：在上述带有针状凹陷的前驱体上均匀的撒上高密度聚乙烯颗粒（型号：F600，厂家：上海鑫川贸易有限公司），聚乙烯的用量为10g/dm2，一起放入平板硫化机中，升温并保持温度在200℃，施加50MPa压力，持续0.5h，待完全冷却后取出，剥离掉前驱体，即可得到聚乙烯基定向超疏水的薄片，对薄片进行接触角测试（测试仪器为DataPhysics OCA35），结果见图2。
经测试发现在平行于条状方向上的静态接触角明显小于垂直方向，差值在6°左右，而动态接触角差值在5°左右，表明发明聚合物基超疏水材料具有定向疏水功能。
实施例2：
（1）带有针状（条状）凹陷前驱体的制备：直接购买直径在7μm的碳纤维布（网眼：50～250μm，厂家：无锡市和盛源碳纤维科技有限公司），用无水乙醇中清洗并浸泡1h，80℃烘干后，将这些碳纤维均匀排列在3cm×6cm×0.2cm丙酮清洗过的的纯铝片（1060，厂家：杭州骏旺金属制品有限公司），利用平板硫化机施加200MPa压力，保压60s，并置于质量浓度20%盐酸水溶液和质量浓度20%氢氟酸水溶液以体积比1：1的混合刻蚀溶液中浸泡30s，得到带有针状（条状）凹陷的前驱体3cm×6cm×0.2cm，电镜扫描见图3所示。
（2）疏水材料的制备：在上述前驱体上均匀的撒上聚苯乙烯颗粒（型号：GPPS150，厂家：大庆石化）聚苯乙烯的用量为15g/dm2，升温并保持温度在200℃，一起放入平板硫化机中，施加80MPa压力，持续0.5h，待完全冷却后取出，剥离掉前驱体，即可得到聚乙烯基定向超疏水的薄片，对薄片进行接触角测试（测试仪器为DataPhysics OCA35），结果见图4所示。
经测试发现在平行于条状方向上的静态和动态接触角明显小于垂直方向，差值分别在4°和8°左右，表明发明聚合物基超疏水材料具有定向疏水功能。
实施例3：
（1）带有针状（条状）凹陷前驱体的制备：直接购买丝径在40μm的铜网（100目，厂家：石家庄安华金属丝网制品有限责任公司）。用丙酮清洗并浸泡1h，80℃烘干后，将铜网平整的覆盖在3cm×6cm×0.2cm丙酮清洗过的的纯铝片（1060，厂家：杭州骏旺金属制品有限公司），利用平板硫化机施加150MPa压力，保压60s，并置于质量浓度20%盐酸水溶液和质量浓度20%氢氟酸水溶液以体积比1：2的混合刻蚀溶液中浸泡30s，得到带有针状（条状）凹陷的前驱体3cm×6cm×0.2cm，电镜扫描见图5所示。
（2）疏水材料的制备：在上述前驱体上均匀的撒上聚丙烯颗粒（型号：F401，厂家：东莞市常平勤业行塑胶原料经营部）聚丙烯的用量为20g/dm2，一起放入平板硫化机，升温并保持温度在200℃，施加110MPa压力，持续0.5h，待完全冷却后取出，剥离掉前驱体，即可得到聚丙烯定向超疏水的薄片，对薄片进行接触角（测试仪器为DataPhysics OCA35）测试，结果见图6。
经测试发现在平行于条状方向上的静态和动态接触角明显小于垂直方向，差值分别在3°和9°左右，表明发明聚合物基超疏水材料具有定向疏水功能。
Claims (8)
1.一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：所述方法为：（1）以针状的金属丝或合成纤维为模板，先将模板与纯铝片置于乙醇或丙酮中清洗并浸泡1h，80℃烘干,去除表面污垢后得到预处理后的模板和预处理后的纯铝片，将预处理后的模板排列在预处理后的纯铝片上，并施加20～200MPa压力压制50～100s，之后剥离模板得到压制过的纯铝片，将压制过的纯铝片用去离子水洗涤并烘干，然后浸泡于刻蚀试剂中5～180s，获得前驱体；所述模板的径宽为5～40μm，所述刻蚀试剂为质量浓度10～40%盐酸水溶液和质量浓度20～40%氢氟酸水溶液以体积比1：0.5～2的混合溶液；（2）以聚合物为复型材料，将步骤（1）制得的前驱体置于与之匹配的模具内，将聚合物颗粒撒在所述的前驱体上，加热模具至聚合物的熔化温度，持续至聚合物完全熔化并软化，在软化的聚合物上施加20～200MPa的压力持续10～30min，待模具冷却后，取出，剥离去除前驱体，获得聚合物基定向超疏水材料，所述聚合物为高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
2.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述金属丝为下列之一：铜丝、不锈钢丝、铝丝、钛丝或镍丝，所述合成纤维为下列之一：碳纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或聚四氟乙烯纤维。
3.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述模板采用机械打磨和/或在盐酸和氢氟酸的混合溶液中缓慢腐蚀，将所述的金属丝或合成纤维制备成径宽为5～40μm圆柱形，所述盐酸和氢氟酸混合液为盐酸、氢氟酸和水以质量比为1：0.5～4:3～10的混合溶液。
4.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述模板为金属丝或合成纤维编成的网孔大小为10～60μm，径宽为5～40μm的网或表面具有明显网状凹凸结构的毡。
5.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述将模板排列在所述预处理后的纯铝片上，所施加的压力为160MPa持续60s，得到压制过的纯铝片。
6.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述聚合物为下列之一：高密度聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
7.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）在软化的聚合物上施加50～110MPa的压力持续30min。
8.如权利要求1所述的聚合物基定向超疏水材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）以聚合物为复型材料，将步骤（1）制得的前驱体置于与之匹配的模具内，将聚合物颗粒撒在所述的前驱体上，加热模具至150～200℃，持续30min完全熔化并软化，在软化的聚合物上施加20～200MPa的压力持续10～30min，待模具冷却后，取出，剥离去除前驱体，获得聚合物基定向超疏水材料，所述的聚合物为高密度聚乙烯或聚丙烯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110459213.7A CN102582009B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110459213.7A CN102582009B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102582009A CN102582009A (zh) | 2012-07-18 |
| CN102582009B true CN102582009B (zh) | 2014-05-14 |
Family
ID=46471519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110459213.7A Active CN102582009B (zh) | 2011-12-31 | 2011-12-31 | 一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102582009B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102909813A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-06 | 常州海川卓越密封材料有限公司 | 一种共混改性超疏水表面的制备方法 |
| CN103030828B (zh) * | 2012-12-19 | 2014-05-07 | 华南理工大学 | 一种具有超疏水表面的橡胶基复合材料的制备方法 |
| CN106378892B (zh) * | 2016-08-30 | 2018-08-21 | 青岛科技大学 | 一种具有超疏水表面的热塑性硫化胶的制备方法 |
| CN108357042A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 广东工业大学 | 一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法 |
| CN110743201A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种超疏水超亲油的多孔网膜及其制备方法和应用 |
| CN110355919A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-22 | 西安交通大学 | 一种真空诱导丝网辅助超疏水聚合物基材料表面制备方法 |
| CN111909521B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | 一种具高效光热效应磁性高分子复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3931428A (en) * | 1974-01-04 | 1976-01-06 | Michael Ebert | Substrate coated with super-hydrophobic layers |
| CN101157767A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-04-09 | 陈洪 | 超疏水聚苯乙烯薄膜及其制备方法 |
| CN101722656A (zh) * | 2009-11-02 | 2010-06-09 | 浙江大学 | 导电和超疏水复合涂层的制备方法 |
| CN102285199A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 纤维增强环氧树脂基复合材料超疏水表面的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070184247A1 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Simpson John T | Transparent, super-hydrophobic, disordered composite material |
| KR101033273B1 (ko) * | 2008-03-27 | 2011-05-09 | 서울대학교산학협력단 | 초소수성 폴리머 구조물의 제조 |
-
2011
- 2011-12-31 CN CN201110459213.7A patent/CN102582009B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3931428A (en) * | 1974-01-04 | 1976-01-06 | Michael Ebert | Substrate coated with super-hydrophobic layers |
| CN101157767A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-04-09 | 陈洪 | 超疏水聚苯乙烯薄膜及其制备方法 |
| CN101722656A (zh) * | 2009-11-02 | 2010-06-09 | 浙江大学 | 导电和超疏水复合涂层的制备方法 |
| CN102285199A (zh) * | 2011-07-05 | 2011-12-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 纤维增强环氧树脂基复合材料超疏水表面的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开2009-234249A 2009.10.15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102582009A (zh) | 2012-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102582009B (zh) | 一种聚合物基定向超疏水材料的制备方法 | |
| Xue et al. | Long-lived superhydrophobic colorful surfaces | |
| CN105542641B (zh) | 一种强附着力、高透光度、低面电阻的碳纳米管抗静电薄膜及其制备工艺 | |
| CN102121192A (zh) | 一种弹性导电复合纤维及其制备方法 | |
| CN106215461A (zh) | 用于油水分离的超疏水/超亲油多孔网膜及其制备方法与应用 | |
| CN109322143A (zh) | 一种超疏水表面材料的硅氧烷类单体等离子体处理方法 | |
| CN104179011A (zh) | 纺织品纳米等离子防水处理方法 | |
| CN111809406A (zh) | 一种具有电磁屏蔽功能的超细纤维绒面革制造方法 | |
| CN105898981A (zh) | 一种基于导电织物的可拉伸电极及其制备方法 | |
| CN104047157A (zh) | 基于光热效应制备碳纳米复合材料的方法 | |
| CN104562678A (zh) | 一种基于相分离技术的超疏水织物制备方法 | |
| CN103981693A (zh) | 聚苯胺-碱芳纶复合导电纤维及其制备方法 | |
| Shen et al. | Fabrication of flower clusters‐like superhydrophobic surface via a UV curable coating of ODA and V‐PDMS | |
| CN100434455C (zh) | 一种尺寸均一的可降解聚合物线模板的制备方法 | |
| Zhao et al. | Preparation and properties of split microfiber synthetic leather | |
| CN109763321A (zh) | 一种导电石墨烯/银复合芳纶丝束及其制备方法 | |
| CN102534694B (zh) | 一种铜基定向超疏水材料的制备方法 | |
| CN107474290A (zh) | 一种用于处理碳纤维复合材料表面的方法 | |
| CN104911894A (zh) | 一种表面亲水涤纶的微波辅助醇解方法 | |
| Li et al. | A top-down and in situ strategy for intrinsic acicular nanostructure enhanced ultradurable superhydrophobic and anti-icing aramid fabric | |
| CN110373893A (zh) | 一种石墨烯导电织物及其制备方法 | |
| CN108116144B (zh) | 一种镀铝烫金无纺布 | |
| CN106584994A (zh) | 一种玻璃钢胶衣板及其制备方法 | |
| CN112704960B (zh) | 一种复合滤料材料的制备方法 | |
| CN101792553A (zh) | 多孔超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200401 Address after: 314100 Room 601, building 9, No. 568, Jinyang East Road, Luoxing street, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Jiashan talent technology transformation service center Address before: 310014 Hangzhou city in the lower reaches of the city of Zhejiang Wang Road, No. 18 Patentee before: ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Effective date of registration: 20200401 Address after: 314100 Room 101, building 5, No. 555, Chuangye Road, Dayun Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Jiashan national innovation Energy Research Institute Address before: 314100 Room 601, building 9, No. 568, Jinyang East Road, Luoxing street, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: Jiashan talent technology transformation service center |