CN111545432A - 一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法 - Google Patents

一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，属于功能表界面制备技术领域。该方法具体为：步骤1：以有机材料或无机材料为基底，使用乙醇或乙酸乙酯将基底进行超声清洗，去除基底表面的油脂等污染物；步骤2：配置喷涂液A：步骤3：将喷涂液A置于喷枪中，在一定的压力下对准基底进行均匀喷涂，形成喷涂层A；步骤4：配置喷涂液B：称取一定粒径的SiO2颗粒置于烧杯中，加入无水乙醇并超声配置成SiO2/乙醇分散液，然后依次加入水、氨水、TEOS和PFDTES，得到喷涂液B；步骤5：将喷涂液B置于喷枪中，在一定的压力下对准喷涂层A表面进行均匀喷射；步骤6：将喷涂完成后的样品置于烘箱中烘干一段时间，获得高稳定性的疏黏液功能表面。

Description

一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法
技术领域
本发明属于功能表界面制备技术领域，具体涉及一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，在疏液功能材料的制备中具有较好的实际应用前景。
背景技术
自然界很多动植物具有的特殊疏水表面性能引起了人们广泛关注，疏水特性是指材料表面与接触液体具有不浸润特性。受到自然界动植物表面特殊浸润性能的启发，现已开发出多种类型的疏液表面材料，这些功能表面材料在国防建设、工农业生产和日常生活中都有着极其广阔的应用前景。
现大部分制备的疏液表面，主要面向的是普通的水或有机溶剂等低黏度液相，这类液相在疏液表面滚动过程中与表面的界面黏附力较小，对功能表面的结构和性能破坏较小，但高黏度的液相在功能表面滚动时，会产生较大的界面黏附力，如功能表面与基底的结合力较弱时，会对功能表面的结构和性能产生较强破坏，使疏液表面的反复可持续使用存在问题。
且在生产生活中，大多常见的液相均为高黏复杂的液相，并非水或有机溶剂，因此，发明一种高稳定性的疏黏液表面具有重要实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，主要通过结构设计和喷涂方式制备高稳定性的疏黏液表面，设计胶粘层和功能层的复合结构，并结合简单的喷涂方式和固化方式，使得疏黏液表面具有较高的力学稳定性，可耐砂纸的摩擦和胶带的粘黏以及高压水的冲刷等特点，仍然保持对液相(普通液相和高黏液相)的超疏特性。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：以有机材料或无机材料为基底，使用乙醇或乙酸乙酯将基底进行超声清洗，去除基底表面的油脂等污染物；
步骤2：配置喷涂液A：将溶质为可聚合固化的聚氨酯、环氧树脂、含氟树脂中的一种，溶解在溶剂为乙醇、丙酮、甲苯中的一种中，搅拌一定时间得到喷涂液A；
步骤3：喷涂液A按需求提取一定体积置于喷枪中，在一定的压力下对准基底进行均匀喷涂，形成喷涂层A；
步骤4：配置喷涂液B：称取一定粒径的SiO2颗粒置于烧杯中，加入无水乙醇并超声配置成SiO2/乙醇分散液，然后依次加入水、氨水、TEOS(正硅酸乙酯)和PFDTES(纯氟癸烷三乙氧基硅烷)，持续搅拌一定时间得到喷涂液B；
步骤5：将喷涂液B按需求提取一定体积置于喷枪中，在一定的压力下对准喷涂层A表面进行均匀喷射；
步骤6：将喷涂完成后的样品置于烘箱中烘干一段时间，获得高稳定性的疏黏液功能表面。
所述步骤1中，对基底超声清洗的时间为0.1h～6h。
所述步骤2中，配置好的喷涂液A中的溶质质量分数为5％～80％。
所述步骤3中，对基底进行喷涂时，将喷枪口的直径调节为50nm～2mm。
所述步骤3中，对基底进行喷涂时，喷涂压力为0.1MPa～1MPa；控制涂层膜厚度为5nm～5mm。
所述步骤4中，所述SiO2颗粒的粒径为5nm～500nm，超声时间为5min～60min，配置成的SiO2/乙醇分散液的浓度为1mg/mL～20mg/mL。
所述步骤4中，在向SiO2/乙醇分散液中依次加入水、氨水、TEOS和PFDTES后形成的混合溶液中，使得混合溶液中PFDTES的浓度为2mmol/L～50mmol/L。
所述步骤4中，对混合溶液以300r/min～1000r/min的速度下持续搅拌反应2h～24h，得到喷涂液B。
所述步骤5中，对喷涂层A进行喷涂时，将喷枪口的直径调节为50nm～2mm，控制涂层膜厚度为20nm～5mm。
所述步骤6中，烘箱中的温度设置为50℃～150℃，烘干时间为0.2h～72h。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明的目的在于提供一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，传统的超疏液表面虽然对普通液相(水、有机溶剂等)具有良好的疏液性能，但面对黏液时，疏液表面的功能涂层结构容易被黏液破坏，其稳定性较差，对界面特性和材料的功能持续使用性能产生严重影响。本发明的方法主要通过结构设计和喷涂方式制备高稳定性的疏黏液表面，设计胶粘层和功能层的复合结构，并结合简单的喷涂方式和固化方式，使得疏黏液表面具有较高的力学稳定性，可耐砂纸的摩擦和胶带的粘黏以及高压水的冲刷等特点，仍然保持对液相(普通液相和高黏液相)的超疏特性。这一制备方法促进了多功能疏液表面的进步，使疏黏液表面可为更复杂的环境使用，为功能疏液表面的实用化起到了积极推进的作用。
附图说明
图1为本发明的实施例1中高黏液相HTPB与制备表面的接触角照片；
图2为本发明的实施例1中高黏液相HTPB与制备表面倾斜5°的滚动照片；
图3为本发明的实施例2中砂纸磨损疏液表面不同次数后的接触角和滚动角的变化值；
图4为本发明的实施例3中100Kpa水压下持续冲击疏液表面不同时间后的接触角和滚动角变化值；
图5为本发明的实施例3中7.6Kpa压力下使用胶带剥离不同次数后疏液表面的接触角和滚动角变化值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：
以3cm*5cm的不锈钢片为基体，使用乙醇将基底进行超声清洗1h，去除基底表面的油脂等污染物；配置质量分数为50％的聚氨酯/甲苯溶液，搅拌1h形成均一分散喷涂液A，取10mL溶液A置于喷枪中，在喷枪口直径为0.2mm、0.5MPa压力下对不锈钢片进行喷涂；取粒径为100nm SiO2，再配置浓度为10mg/mL的SiO2/乙醇分散液50mL，并加入10ml水、10mL氨水、5mLTEOS，以及0.5gPFDTES，将分散液持续搅拌5h形成喷涂液B，取20mL分散液B置于喷枪中，在喷枪口径为0.5mm、0.5MPa压力下对A表面进行均匀喷射；喷涂完成的样品置于120℃的烘箱中烘干24h，获得高稳定性的疏黏液功能表面。以高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)为液相，将液相滴落于制备的疏液表面，测试其接触角为157°，滚动角为5°，其测试接触角和滚动角照片如图1和图2所示。
实施例2：
以标准载玻片为基体，使用乙醇将基底进行超声清洗1h，去除基底表面的油脂等污染物；配置质量分数为50％的聚氨酯/甲苯溶液，搅拌1h形成均一分散喷涂液A，取5mL溶液A置于喷枪中，在喷枪口直径为0.2mm、0.5MPa压力下对载玻片进行喷涂；取粒径为50nmSiO2，再配置浓度为20mg/mL的SiO2/乙醇分散液50mL，并加入10ml水、10mL氨水、5mLTEOS，以及0.5gPFDTES，将分散液持续搅拌5h形成喷涂液B，取20mL分散液B置于喷枪中，在喷枪口径为0.3mm、0.5MPa压力下对A表面进行均匀喷射；喷涂完成的样品置于120℃的烘箱中烘干24h，获得高稳定性的疏黏液功能表面。采用2.3Kpa压力下1500目砂纸磨损表面不同次数后，以高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)为液相，将液相滴落于磨损后的疏液表面，测试其接触角和滚动角的变化，测试数据如图3所示。
实施例3：
以标准载玻片为基体，使用乙醇将基底进行超声清洗1h，去除基底表面的油脂等污染物；配置质量分数为50％的环氧树脂/甲苯溶液，搅拌1h形成均一分散喷涂液A，取10mL溶液A置于喷枪中，在喷枪口直径为0.2mm、0.5MPa压力下对载玻片进行喷涂；取粒径为100nm SiO2，再配置浓度为15mg/mL的SiO2/乙醇分散液50mL，并加入10ml水、10mL氨水、5mLTEOS，以及0.5gPFDTES，将分散液持续搅拌12h形成喷涂液B，取20mL分散液B置于喷枪中，在喷枪口径为0.5mm、0.5MPa压力下对A表面进行均匀喷射；喷涂完成的样品置于120℃的烘箱中烘干48h，获得高稳定性的疏黏液功能表面。分别以100Kpa的水压冲击制备的疏液表面持续不同时间，以7.6Kpa压力下使用3M胶带剥离疏液表面不同次数后，再以高黏液端羟基聚丁二烯(HTPB)为液相，将液相滴落于冲击或剥离后的表面，测试其接触角和滚动角的变化值，其测试数据如图4和图5所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1：以有机材料或无机材料为基底，使用乙醇或乙酸乙酯将基底进行超声清洗，去除基底表面的油脂等污染物；
步骤2：配置喷涂液A：将溶质为可聚合固化的聚氨酯、环氧树脂、含氟树脂中的一种，溶解在溶剂为乙醇、丙酮、甲苯中的一种中，搅拌一定时间得到喷涂液A；
步骤3：喷涂液A按需求提取一定体积置于喷枪中，在一定的压力下对准基底进行均匀喷涂，形成喷涂层A；
步骤4：配置喷涂液B：称取一定粒径的SiO2颗粒置于烧杯中，加入无水乙醇并超声配置成SiO2/乙醇分散液，然后依次加入水、氨水、TEOS和PFDTES，持续搅拌一定时间得到喷涂液B；
步骤5：将喷涂液B按需求提取一定体积置于喷枪中，在一定的压力下对准喷涂层A表面进行均匀喷射；
步骤6：将喷涂完成后的样品置于烘箱中烘干一段时间，获得高稳定性的疏黏液功能表面。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，对基底超声清洗的时间为0.1h～6h。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，配置好的喷涂液A中的溶质质量分数为5％～80％。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，对基底进行喷涂时，将喷枪口的直径调节为50nm～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，对基底进行喷涂时，喷涂压力为0.1MPa～1MPa；控制涂层膜厚度为5nm～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述SiO2颗粒的粒径为5nm～500nm，超声时间为5min～60min，配置成的SiO2/乙醇分散液的浓度为1mg/mL～20mg/mL。
7.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，在向SiO2/乙醇分散液中依次加入水、氨水、TEOS和PFDTES后形成的混合溶液中，使得混合溶液中PFDTES的浓度为2mmol/L～50mmol/L。
8.根据权利要求7所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，对混合溶液以300r/min～1000r/min的速度下持续搅拌反应2h～24h，得到喷涂液B。
9.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，对喷涂层A进行喷涂时，将喷枪口的直径调节为50nm～2mm，控制涂层膜厚度为20nm～5mm。
10.根据权利要求1所述的一种高稳定性的疏黏液表面的制备方法，其特征在于：所述步骤6中，烘箱中的温度设置为50℃～150℃，烘干时间为0.2h～72h。
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