CN108099185B - 一种基于3d打印快速在基体上制备超疏水表面方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，公开了一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法。该制备方法包括以下步骤：（1）用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，得到二维几何结构模型图；（2）取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在基体表面均匀涂覆一层胶粘剂基膜，自然晾干；（3）将打印原料装入打印机中，再将步骤（1）中的二维结构模型图导入3D打印机；（4）将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。本发明超疏水基体表面具有较好的超疏水性能。

Description

一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其是涉及一种基于3D打印技术打印具有微米-纳米阶层结构的超疏水基体表面。
背景技术
超疏水表面的研发已经引起了人们广泛的关注和极大的兴趣。对于工程系统的防护，无论是操作上还是经济上，比如飞机，汽车，管道和舰艇，金属腐蚀是一个严重的问题。由于超疏水表面广泛潜在的应用范围，需要我们找到一个较为实用快速方便，施工成本低，制备简易等。3D属于快速成形技术中的一种，它是一种通过读取数字模型文件，直接制造几乎任意形状三维实体的技术，可以利用3D打印材料表面固有的特定的性质，在材料表面打印出具有微米级别的表面形貌结构，来影响材料表面的粗糙度，使表面呈现一定的疏水性质。
中国专利公开号CN106182770公开了一种3D打印模板法制备形貌可控的疏水膜的方法，该发明采用3D打印技术设计出具有不同形貌的模板，然后根据模板复形出具有凸起结构的疏水膜，该发明打印出的疏水膜虽然具有一定的疏水性能，但是其打印出的凸起结构大小在毫米级别，而纳米级凸起结构对超疏水特性起着关键作用，所以毫米级别的凸起结构不能实现非常好效果的超疏水性能；中国专利公开号CN104441091公开了一种用3D打印技术制备超疏水木材的方法，该发明以有机物溶液改性过的纳米粒子为打印原料，然后仿照自然界植物的疏水表面具有的纳米级别凸起结构打印出具有纳米二级结构的表面形貌，但是目前在市场上应用的3D打印机器能最多打印的微观凸起结构大小在微米级别以上，由于技术条件的限制，市场上关于研制能打印纳米级别微观凸起结构的高分辨率的机器技术还不成熟，而且机器研发和造价费用高昂，目前在市场上并不能得到应用。
发明内容
本发明是为了克服现有3D打印技术实现在基体表面打印出具有纳米级别凸起结构困难，不能实现基体表面超疏水的问题，提供一种能够利用3D打印技术在基体表面形成微米凸起颗粒上同时具有纳米级的绒毛结构，即微米-纳米分级结构，使基体表面具有较好的超疏水效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，得到二维几何结构模型图；
先使用绘图软件绘制具有疏水结构的几何点阵阵列表面形貌，得到几何模型结构图，方便后期3D打印机依照此模型图对基体表面进行修饰打印。
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
打印前对基体表面进行预先预清洗和涂覆基膜处理，目的是增加所打印的原料与各类基材之间的粘合力和附着力，增加基体材料的疏水性能。
(3)将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列，喷射的每个凸起结构的大小在微米级别大小，打印机的喷嘴大小能够根据微米颗粒的尺寸大小自动调整，从而能够喷出不同颗粒大小的微米粒子。
作为优选，所述步骤(2)中的胶粘剂基膜的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入35～45mL的四氯乙烷和10～20mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入3～5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1～0.2g偶氮二异丁腈，控制在温度为40～50℃，反应3～4h，得到胶粘剂。
将十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酸甲酯共聚，其聚合物表面具有较低的表面能，从而使甲基丙烯酸丁酯具有疏水性能，另外十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷由于具有较多的C-F键，C-F键具有较强的疏水性，所以进一步提高了材料的疏水性能。
作为优选，所述步骤(2)中基体为塑料、金属和涂层表面中的一种。
作为优选，所述步骤(3)中，打印原料是由胶粘有机物质、微米颗粒和纳米颗粒组成的混合物。
打印原料以胶粘高分子有机物质、微米颗粒和纳米颗粒均匀混合组成具有粘性的混合物，一方面可以使打印材料与基体表面的涂覆层具有更好的粘附力，另一方面，可以将微米颗粒和纳米颗粒聚合在一起，使颗粒不容易分散，在外界触碰到该表面时，其微观表面不容易被损坏，逐点打印还节省了纳米颗粒和微米颗粒原料；打印材料使用胶粘高分子有机物质为主要原料，3D打印机在基体表面的涂覆层喷射混合物原料逐点打印，打印机能够根据微米颗粒大小的不同，自动调节喷头出料口的大小，从而能保证喷出尺寸大小不一的微米颗粒，微米颗粒堆积呈现若干微米级别的凸起，一部分混合在胶粘高分子有机物质中的微米粒子嵌在胶粘有机物质的表面并裸露出来，微米粒子裸露出来的表面又粘接有许多更微小的纳米颗粒，从而实现在基体表面涂覆层形成微米级粒子上具有纳米级的凸起绒毛结构，使其具有显著的超疏水性能；另外微米颗粒上粘结纳米颗粒形成一种特殊的微米-纳米阶层结构，这种递阶结构使得表面上打印出的微米凸起具有非常好的超疏水性能。这种纳米级凸起的绒毛结构和特殊的微米-纳米分级结构不需要3D打印机打印形成，所以能够得到广泛应用。
作为优选，所述微米颗粒为二氧化硅微米颗粒、二氧化钛微米颗粒和硅玻璃微米颗粒中的一种。
作为优选，所述纳米颗粒为二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒和硅玻璃纳米颗粒中的一种。
作为优选，所述混合物由以下重量份数配比的原料组成：有机硅改性丙烯酸树脂50～60份，粒径为0.8～20μm的二氧化硅微米颗粒10～30份、粒径为80～500nm的二氧化硅纳米颗粒5～15份和粒径为7～50nm的二氧化硅纳米颗粒3～10份。
丙烯酸树脂具有较好的粘性，使用有机硅改性丙烯酸树脂，使丙烯酸树脂具有较好的疏水性能，从而使打印材料也具有疏水性，将打印材料本身的疏水性和打印材料形成的特殊微观形貌赋予的疏水性相结合，使基体表面具有非常好的疏水性能；粒径为80～500nm的二氧化硅纳米颗粒与粒径为7～50nm的二氧化硅纳米颗分散粘结在微米颗粒表面，进一步增加了材料表面的粗糙度，提高其疏水性能。
作为优选，所述步骤(4)中二维点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为柱状、台柱状或球状。
凸起点的形状为柱状、台柱状或球状时的疏水性能最佳。
作为优选，所述点阵阵列的形状为六角形、正方形或杂乱点阵，相邻点阵阵列之间的间距为7～30μm。
当点阵阵列的形状为六角形、正方形或杂乱点阵，相邻点阵阵列之间的间距为7～30μm时，测得其表面的水接触角最大，疏水性能最好。
作为优选，所述有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入30～40mL四氯乙烷、15～25mL甲基丙烯酸丁酯和4～8mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1～0.3g过氧化苯甲酰，控制反应温度在55℃～60℃，反应5～8h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
将十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酸丁酯共聚，其聚合物表面具有较低的表面能，从而使甲基丙烯酸丁酯具有疏水性能，另外十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷由于具有较多的C-F键，C-F键具有较强的疏水性，所以进一步提高了材料的疏水性能。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)基体表面能够实现纳米级凸起的绒毛结构和特殊的微米-纳米阶层结构，赋予基体表面超疏水性；(2)打印材料为改性疏水粘结材料，具有疏水性和保护微观相貌不易损坏；(3)所需微米、纳米颗粒较少，节省原料；(4)在基体涂覆层喷涂特殊结构的几何点阵阵列，具有较好的疏水性。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为柱状，点阵阵列的形状为六角形，相邻点阵阵列之间的间距为7μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在塑料基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂50份、粒径为0.8μm的二氧化硅微米颗粒10份、粒径为80nm的二氧化硅纳米颗粒5份和粒径为7nm的二氧化硅纳米颗粒3份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入35mL的四氯乙烷和10mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入3mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1g偶氮二异丁腈，控制在温度为40℃，反应3h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入30mL四氯乙烷、15mL甲基丙烯酸丁酯和4mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1g过氧化苯甲酰，控制反应温度在55℃，反应5h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
实施例2
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为台柱状，点阵阵列的形状为正方形，相邻点阵阵列之间的间距为10μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在金属基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂52份、粒径为5μm的二氧化硅微米颗粒15份、粒径为200nm的二氧化硅纳米颗粒8份和粒径为10nm的二氧化硅纳米颗粒5份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入38mL的四氯乙烷和12mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入3.5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.12g偶氮二异丁腈，控制在温度为42℃，反应3.2h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入32mL四氯乙烷、18mL甲基丙烯酸丁酯和5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g过氧化苯甲酰，控制反应温度在56℃，反应6h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
实施例3
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为球状，点阵阵列的形状为杂乱点阵，相邻点阵阵列之间的间距为20μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在涂层基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂55份、粒径为8μm的二氧化硅微米颗粒20份、粒径为300nm的二氧化硅纳米颗粒10份和粒径为20nm的二氧化硅纳米颗粒7份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入40mL的四氯乙烷和15mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入4mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g偶氮二异丁腈，控制在温度为45℃，反应3.5h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入35mL四氯乙烷、20mL甲基丙烯酸丁酯和6mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.2g过氧化苯甲酰，控制反应温度在57℃，反应6.5h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
实施例4
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为柱状，点阵阵列的形状为六角形，相邻点阵阵列之间的间距为25μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在塑料基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂58份、粒径为10μm的二氧化硅微米颗粒25份、粒径为400nm的二氧化硅纳米颗粒12份和粒径为30nm的二氧化硅纳米颗粒8份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入42mL的四氯乙烷和18mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入4.5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.18g偶氮二异丁腈，控制在温度为48℃，反应3.8h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入38mL四氯乙烷、22mL甲基丙烯酸丁酯和7mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.25g过氧化苯甲酰，控制反应温度在58℃，反应7h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
实施例5
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为台柱状，点阵阵列的形状为正方形，相邻点阵阵列之间的间距为30μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在金属基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂60份、粒径为20μm的二氧化硅微米颗粒30份、粒径为500nm的二氧化硅纳米颗粒15份和粒径为50nm的二氧化硅纳米颗粒10份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入45mL的四氯乙烷和20mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.2g偶氮二异丁腈，控制在温度为50℃，反应4h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入40mL四氯乙烷、25mL甲基丙烯酸丁酯和8mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.3g过氧化苯甲酰，控制反应温度在60℃，反应8h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
对比例1
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为台柱状，点阵阵列的形状为正方形，相邻点阵阵列之间的间距为10μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在金属基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入40mL的四氯乙烷和15mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入4mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g偶氮二异丁腈，控制在温度为45℃，反应3.5h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入32mL四氯乙烷、18mL甲基丙烯酸丁酯和5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g过氧化苯甲酰，控制反应温度在56℃，反应6h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
对比例2
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为台柱状，点阵阵列的形状为正方形，相邻点阵阵列之间的间距为10μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在金属基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂52份、粒径为5μm的二氧化硅微米颗粒15份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入40mL的四氯乙烷和15mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入4mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g偶氮二异丁腈，控制在温度为45℃，反应3.5h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入32mL四氯乙烷、18mL甲基丙烯酸丁酯和5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g过氧化苯甲酰，控制反应温度在56℃，反应6h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
对比例3
一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为台柱状，点阵阵列的形状为正方形，相邻点阵阵列之间的间距为10μm，得到二维几何结构模型图；
(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在金属基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
(3)将打印原料有机硅改性丙烯酸树脂52份、粒径为300nm的二氧化硅纳米颗粒10份和粒径为20nm的二氧化硅纳米颗粒7份混合均匀，然后将打印原料装入打印机中，再将步骤
(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；
(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。
其中，所述步骤(2)中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
(a)向四口烧瓶中加入40mL的四氯乙烷和15mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
(b)向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入4mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g偶氮二异丁腈，控制在温度为45℃，反应3.5h，得到胶粘剂。
其中，有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入32mL四氯乙烷、18mL甲基丙烯酸丁酯和5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.15g过氧化苯甲酰，控制反应温度在56℃，反应6h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
测试实施例1～5、对比例1(打印原料中不含微米颗粒和纳米颗粒)、对比例2(打印原料中不含纳米颗粒)和对比例3(打印原料中不含微米颗粒)样品在室温条件下的水接触角，测试结果如下：
Figure BDA0001499106040000091
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，得到二维几何结构模型图；
（2）取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；
（3）将打印原料装入打印机中，打印原料是由胶粘有机物质、微米颗粒和纳米颗粒组成的混合物，所述混合物由以下重量份数配比的原料组成：有机硅改性丙烯酸树脂50~60份，粒径为0.8~20μm的二氧化硅微米颗粒10~30份、粒径为80~500nm的二氧化硅纳米颗粒5~15份和粒径为7~50nm的二氧化硅纳米颗粒3~10份，再将步骤（1）中的二维结构模型图导入3D打印机；
（4）将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列，所述点阵阵列的形状为六角形、正方形或杂乱点阵，相邻点阵阵列之间的间距为7~30μm。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，所述步骤（2）中的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
（a）向四口烧瓶中加入35~45mL的四氯乙烷和10~20mL甲基丙烯酸甲酯，得到甲基丙烯酸甲酯溶液；
（b）向甲基丙烯酸甲酯溶液中加入3~5mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1~0.2g偶氮二异丁腈，控制在温度为40~50℃，反应3~4h，得到胶粘剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，所述步骤（2）中基体为塑料、金属和涂层表面中的一种。
4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，所述步骤（4）中二维点阵阵列由若干个凸起点组成，凸起点的形状为柱状、台柱状或球状。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，其特征在于，所述有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：向四口瓶中加入30~40mL四氯乙烷、15~25mL甲基丙烯酸丁酯和4~8mL十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，再加入0.1~0.3g过氧化苯甲酰，控制反应温度在55℃~60℃，反应5~8h，得到改性的有机硅改性丙烯酸树脂。
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