CN110987930A - 一种超疏水高分子材料表面自清洁行为的可视化表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超疏水高分子材料表面自清洁行为的可视化表征方法，首先，将超疏水高分子材料的样品用双面胶带固定在玻璃载玻片上，之后固定在视频光学接触角测量仪的样品台上，将灰尘洒在测试样品表面，从注射针内挤出10.0μL纯净水，液滴底部刚接触测试样品表面，然后平移注射针管，观察液滴掠过灰尘时能否将灰尘卷入其中；然后，将灰尘洒在测试样品的表面，从注射针内挤出20.0μL的纯净水，之后将注射针头拉起，使液滴沾附在样品表面，倾斜测试样品台，直至倾斜角度达到10deg，观察液滴是否滚动，且滚动时是否将灰尘卷入液滴中。本发明的有益效果是，提供了一种可视化的直观的表征超疏水高分子材料自清洁效果的方法，具有良好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及了一种超疏水高分子材料表面自清洁行为的可视化表征方法，属于超疏水材料自清洁行为的应用技术领域，尤其适用于超疏水高分子自清洁材料的可视化表征的实验研究。
背景技术
全球水资源短缺是人们关注的一个重要的环境问题，减少水的消耗和污染是人们关注的焦点。自清洁表面是指具有直接去除或降解污染物功能的材料表面，这类表面不需要洗涤，从而可以节约用水。目前主要有超疏水和光催化两种自清洁表面，前者需要在材料的表面构建出超疏水层，而后者是通过在材料的表面均匀涂覆光催化纳米材料构建光催化表面，将其暴露于太阳光下，通过光催化降解，去除污染物。对于自清洁表面，目前的研究多集中于光催化纳米材料表面的构建及自清洁表征；对于具有超疏水结构的自清洁表面，尚缺乏可视化的自清洁行为的表征方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超疏水高分子材料表面自清洁行为的可视化表征方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
(1)将超疏水高分子材料的平面样品用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的水平样品台上，将粒径为0.3～0.8mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出10.0μL的纯净水，使液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；然后以30.0mm/min的速度平移注射针管，使得液滴从灰尘所在的样品表面上掠过，采用光学与图像处理系统进行拍照观察，获得可视化图像，观察液滴掠过灰尘时能否将灰尘卷入其中；
(2)将超疏水高分子材料的平面样品用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的倾斜样品台上并保持水平，将粒径为0.3～1.2mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出20.0μL的纯净水，使得液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；之后将注射针头拉起，使得液滴沾附在测试样品的表面；以60.0deg/min的转动速度使倾斜样品台进行旋转，最大倾斜角度为10deg，采用光学与图像处理系统进行拍照观察，获得可视化图像，观察在样品台倾斜过程中液滴是否滚动，且滚动的时候是否将灰尘卷入液滴中；
(3)在(1)和(2)中的操作中，通过观察光学与图像处理系统获得的可视化图像，液滴可将灰尘卷入且在表面无残留，则可以归属为自清洁行为。
本发明的有益效果为：该量化表征方法适用性广泛、条件温和、测试简单；可以直观地可视化地测试出超疏水高分子材料表面的自清洁效果，对于具有超疏水性能的高分子材料表面的自清洁行为的定性表征，具有良好的推广应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1是通过平移液滴对超疏水高分子材料表面的自清洁行为进行的可视化表征图，其中：图1a是将灰尘颗粒附着在超疏水高分子材料表面的图，图1b是从注射器挤出纯净水液滴的图，图1c是平移针管液滴接触灰尘颗粒的图，图1d是液滴吸附灰尘颗粒的图，图1e是液滴带走灰尘颗粒的图，图1f是超疏水表面自清洁后无灰尘颗粒的图；
图2是倾斜测试平台对超疏水高分子材料表面的自清洁行为进行的可视化表征图，其中：图2a是液滴与灰尘颗粒附着在超疏水高分子材料表面的图，图2b是平面倾斜使液滴开始滚动的图，图2c是液滴接触灰尘颗粒的图，图2d是液滴吸附灰尘颗粒的图，图2e是液滴迅速滚动带走灰尘颗粒的图，图2f是超疏水表面自清洁后无灰尘颗粒的图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
本发明实施例中采用德国Lauda的LSA100型视频光学接触角测量仪；所用柔性超疏水薄膜材料是低密度聚乙烯/三元乙丙橡胶共混型热塑性硫化胶，其中，低密度聚乙烯与三元乙丙橡胶的质量比为60/40，将热塑性硫化胶的片材预热后与W7型金相砂纸模压，之后将金相砂纸从片材表面剥离，得到基于热塑性硫化胶的柔性超疏水薄膜材料，该薄膜材料对纯净水的接触角为161.0°，滚动角为6.2°，表面能为12.2mN/m；所用的水是纯净水。
实施例1：
(1)将基于低密度聚乙烯/三元乙丙橡胶共混型热塑性硫化胶的超疏水薄膜材料用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的水平样品台上，将粒径为0.3～0.8mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出10.0μL的纯净水，使液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；然后以30.0mm/min的速度平移注射针管，使得液滴从灰尘所在的样品表面上掠过，采用光学与图像处理系统进行拍照观察，发现液滴掠过灰尘时，灰尘被卷入液滴中；
(2)将柔性超疏水薄膜材料用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的倾斜样品台上并保持水平，将粒径为0.3～1.2mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出20.0μL的纯净水，使得液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；之后将注射针头拉起，使得液滴沾附在测试样品的表面；以60.0deg/min的转动速度使倾斜样品台进行旋转，当倾斜角度达到6.5deg，采用光学与图像处理系统进行拍照，可观察到液滴滚动且将灰尘卷入其中；
(3)在(1)和(2)中的操作中，通过观察光学与图像处理系统获得可视化自清洁图像，液滴可以将灰尘卷入且在表面无残留，则可以归属为自清洁行为。
显然，本发明上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (1)
1.一种超疏水高分子材料表面自清洁行为的可视化表征方法，其特征在于：
(1)将超疏水高分子材料的平面样品用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的水平样品台上，将粒径为0.3～0.8mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出10.0μL的纯净水，使液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；然后以30.0mm/min的速度平移注射针管，使得液滴从灰尘所在的样品表面上掠过，采用光学与图像处理系统进行拍照，获得可视化图像，观察液滴掠过灰尘时能否将灰尘卷入其中；
(2)将超疏水高分子材料的平面样品用双面胶带固定在玻璃载玻片上，测试面朝上，之后将载玻片固定在视频光学接触角测量仪的倾斜样品台上并保持水平，将粒径为0.3～1.2mm的灰尘洒在测试样品的表面；调整注射针与样品之间的距离，从注射针内挤出20.0μL的纯净水，使得液滴的底部刚刚接触测试样品的表面；之后将注射针头拉起，使得液滴沾附在测试样品的表面；以60.0deg/min的转动速度使倾斜样品台进行旋转，最大倾斜角度为10deg，采用光学与图像处理系统进行拍照观察，获得可视化图像，观察在样品台倾斜过程中液滴是否滚动，且滚动的时候是否将灰尘卷入液滴中；
(3)在(1)和(2)中的操作中，通过观察光学与图像处理系统获得的可视化图像，液滴可将灰尘卷入且在表面无残留，则可以归属为自清洁行为。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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