CN107311471A - 一种玻璃光滑多孔表面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,属于表面加工处理技术领域。本发明利用氢氧化钠溶液水热腐蚀玻璃构造微纳结构,经过氟化修饰后旋涂添加润滑油,所得表面具有优异的疏液特性,自清洁效果好。本发明方法工艺简单,成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,属于表面加工处理技术领域。
背景技术
玻璃被广泛应用于各类生活、生产及科研领域。在日常使用中,玻璃会由于长期的日晒雨淋或微生物附着而发生腐蚀或霉变,因此需要提高玻璃面板的耐腐蚀性以延长使用寿命。研究者通过模仿荷叶效应获得了超疏水表面,这种表面的微观结构可以形成稳定的气⁃液界面层,使水滴容易滚落,从而具对防止玻璃的腐蚀风化起到良好的效果。但是超疏水表面具有细菌易吸附、压力稳定性差,物理耐磨损性差等缺点。于是研究者对猪笼草效应进行模仿,进一步获得了灌注液体型润滑多孔表面(slipperyliquid-infusedporoussurface,SLIPS)。这是一种将润滑液如硅油、全氟聚醚、离子液体等灌注到微/纳粗糙结构基材中制备的而成的仿生表面,能显著减小液滴滑动角和滞后角,具有抵抗绝大多数液体附着的优点,在玻璃表面构造SLIPS能够有效抑制各种外物包括油脂、血液、冰以及微生物等的附着,在自清洁、抑菌、防雾、防冰霜等方面有着巨大作用,且所得表面抗压稳定性好,具有自修复等优势。
专利CN 102501477 A公开了一种在玻璃表面辅以树脂作为粘结层,并在其上利用二氧化硅颗粒构建微纳结构,并氟化修饰得到的超疏水玻璃表面。虽然此表面解决了超疏水表面耐久度差的缺点,但是并不能达到疏油的效果。专利CN105733385A公开了一种构造光滑多孔表面的方法,将硅油润滑液封进有机硅聚氨酯基材内部,结合气凝胶多孔结构的吸附和硅油在有机硅聚氨酯表面的迁移行为,达到硅油润滑油在有机硅聚氨酯基材表面的缓释作用,起到自润滑的效果。但是此方法所用材料众多,操作繁琐。专利CN 103145346 A公开了一种以三甲基氯硅烷为溶质,以乙醇为溶剂的表面改性剂,只要将玻璃基片放入改性溶液中浸泡一段时间,就能改变玻璃的润湿性,降低其摩擦力。方法简单易操作,但是疏液效果不理想,且物理耐磨损性较差。专利CN 104310302 A使用聚苯乙烯微球构造单层软模板获得微结构,并用聚二甲基硅氧烷进行软复制,最后在凹陷微结构内填充润滑液获得超滑表面。此方法能够大面积获得具有全方位疏液特性的SLIPS,并可按需求裁剪形状贴合到玻璃基底上,但是制作单层聚苯乙烯微球的操作难度大,且成本过高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种在玻璃上制备灌注液体型光滑多孔表面的方法,利用氢氧化钠溶液水热腐蚀玻璃构造微纳结构,经过氟化修饰后旋涂添加润滑油,所得表面具有优异的疏液特性,自清洁效果好,制备过程所用材料简单,操作方便。
一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,具体步骤为:
(1)前处理:去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为60~80℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应3~15h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡6~8h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:在步骤(3)表面修饰的玻璃表面灌注涂覆润滑液即得玻璃光滑多孔表面;
所述步骤(1)中前处理为依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,清除附着在玻璃表面的灰尘及油污;
所述步骤(2)中氢氧化钠浓度为0.1~0.2mol/L;
所述步骤(3)中润滑液为全氟聚醚润滑液或聚硅氧烷润滑油。
本发明的有益效果:
(1)本发明利用氢氧化钠溶液水热腐蚀玻璃构造微纳结构,经过氟化修饰后旋涂添加润滑油,所得表面具有优异的疏液特性,自清洁效果好;
(2)本发明制备方法制备所用材料简单、费用低廉,操作简单易行。
附图说明
图1为未经处理的普通玻璃的油接触角光学图;
图2为实施例1制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图;
图3为实施例2制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图;
图4为实施例3制备所得的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1:一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,具体步骤为:
(1)前处理:依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为80℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应3h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;其中氢氧化钠浓度为0.2mol/L;氢氧化钠溶液在玻璃表面刻蚀出一层至多层微纳结构;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡6h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:将步骤(3)表面修饰的玻璃置于匀胶机中,在玻璃表面灌注涂覆润滑液(润滑液为全氟聚醚润滑油)即得玻璃光滑多孔表面,其中旋涂速度为4000r/min;
未经处理的普通玻璃的油接触角光学图如图1所示,从图1可知,未经处理的普通玻璃,其有接触几乎为零,油滴完全浸润在玻璃表面,无法滑动;
本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图2所示,从图2可知,经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后,油滴在玻璃表面的接触角约为65°,且可以顺畅的在玻璃表面滑动,滑动角为5°。
实施例2:一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,具体步骤为:
(1)前处理:依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为70℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应9h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;其中氢氧化钠浓度为0.15mol/L;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡7h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:将步骤(3)表面修饰的玻璃置于匀胶机中,在玻璃表面灌注涂覆润滑液(润滑液为全氟聚醚润滑油)即得玻璃光滑多孔表面,其中旋涂速度为5000r/min;
本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图3所示,从图3可知,经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后,油滴在玻璃表面的接触角约为69°,且可以顺畅的在玻璃表面滑动,滑动角为4°。
实施例3:一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,具体步骤为:
(1)前处理:依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为60℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应15h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;其中氢氧化钠浓度为0.1mol/L;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡8h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:将步骤(3)表面修饰的玻璃置于匀胶机中,在玻璃表面灌注涂覆润滑液(润滑液为全氟聚醚润滑油)即得玻璃光滑多孔表面,其中旋涂速度为6000r/min;
本实施例制备的玻璃光滑多孔表面的油接触角光学图如图4所示,从图4可知,经过碱腐蚀、氟化且旋涂润滑油后,油滴在玻璃表面的接触角约为62°,且可以顺畅的在玻璃表面滑动,滑动角为7°。
实施例4:一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,具体步骤为:
(1)前处理:依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为65℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应15h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;其中氢氧化钠浓度为0.18mol/L;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡7h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:将步骤(3)表面修饰的玻璃置于匀胶机中,在玻璃表面灌注涂覆润滑液(润滑液为聚硅氧烷润滑油)即得玻璃光滑多孔表面,其中旋涂速度为5000r/min。
Claims (4)
1.一种玻璃光滑多孔表面的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
(1)前处理:去除玻璃表面的灰尘、油污;
(2)预处理:在温度为60~80℃条件下,将步骤(1)前处理的玻璃置于氢氧化钠溶液中反应3~15h取出,然后用蒸馏水冲洗,干燥;
(3)表面修饰:将步骤(2)预处理的玻璃置于1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中浸泡6~8h,取出,干燥;
(4)灌注涂覆:在步骤(3)表面修饰的玻璃表面灌注涂覆润滑液即得玻璃光滑多孔表面。
2.根据权利要求1所述玻璃光滑多孔表面的制备方法,其特征在于:步骤(1)中前处理为依次使用99%丙酮和蒸馏水超声清洗玻璃,清除附着在玻璃表面的灰尘及油污。
3.根据权利要求1所述玻璃光滑多孔表面的制备方法,其特征在于:步骤(2)中氢氧化钠浓度为0.1~0.2mol/L。
4.根据权利要求1所述玻璃光滑多孔表面的制备方法,其特征在于:步骤(3)中润滑液为全氟聚醚润滑油或聚硅氧烷润滑油。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171103 |
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