CN115160626A - 一种超疏水聚合物材料及其制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超疏水聚合物材料及其制备方法及装置，超疏水聚合物材料表面具有多级分层微结构，所述多级分层微结构由主级表面织构与次级微观形貌复合构成，制备方法包括：采用电火花线切割加工方法在金属辊轮上制备主级表面织构和次级放电形貌复合的多级分层结构，获得机械强度高、耐磨性好的超疏水辊轮模板；采用卷对卷微纳压印方法，将超疏水辊轮上的多级分层结构复制到聚合物薄膜上，能够实现大面积超疏水薄膜的连续制备；在卷对卷微纳压印过程中，采用电渗驱动方法，利用电渗力作用使液态聚合物主动填充模板微结构，提高多级分层结构的复制率。超疏水聚合物材料无需采用低表面能物质修饰，与传统单级微结构表面相比，薄膜复制率更高。

Description

一种超疏水聚合物材料及其制备方法及装置
技术领域
本发明属于聚合物材料技术领域，尤其涉及一种超疏水聚合物材料及其制备方法及装置。
背景技术
超疏水表面是指一类表面接触角大于150°，滚动角小于10°的功能性表面，最早被发现于荷叶表面，荷叶表面生长有无数排列紧密的纳米级细长绒毛，使其具有优异的自清洁性。超疏水薄膜也是一类超疏水表面，通常依附于其他材料表面如硅、金属材料、复合材料等，由于其特殊功能被广泛应用于建筑玻璃自清洁、装备防腐蚀、防覆冰等领域。
制备超疏水薄膜材料的方法有很多，如溶胶-凝胶法、电化学沉积法、刻蚀法、模板法等，但是这些制备方法都或多或少存在着一些问题。溶胶-凝胶法主要是通过几种溶液发生缩聚反应形成凝胶，随后在工件表面成型，进行热处理后形成薄膜，但这种方法的成本较高；电化学沉积法将工件作为一个电极，另加一个电极形成电场，利用溶液中离子的定向移动粘附在工件表面形成薄膜，但这种方法的操作较为复杂；刻蚀法主要在工件表面添加一层薄膜物质，再加上一层掩膜，利用化学或物理方法去除掩膜掩盖之外的薄膜材料，形成超疏水表面，但这种方法对环境的污染较大。
模板法是制备超疏水薄膜最高效的方法之一，不同的模板法都各有特点。CN108545694A公开了一种模板法制备超疏水表面的步骤：利用带有微结构图案的模板，将微结构图案复制到薄膜上，这个过程需要对模板或者薄膜进行低表面能物质修饰，最终得到超疏水薄膜。该方法制备超疏水薄膜存在成本高、低表面能物质易失效等问题。
专利CN1854174A公开了一种超疏水薄膜制备方法，利用微纳米表面结构的植物叶或花瓣表面作为模板，得到反植物叶或反花瓣表面结构的聚合物材料，将其作为新的模板在进行一次复制得到类似植物叶或花瓣表面结构的超疏水薄膜。这种方法的模板较脆弱仅可单次利用，且需要两次复制的过程才能获得相对应的微纳结构，存在着复制比不高的问题。
专利CN105061798A公开了一种超疏水薄膜制备方法，利用多孔纳米阳极氧化铝作为模板，通过加热加压使线性低密度的聚乙烯进入到模板孔中，最后再利用氢氧化钠溶液去除模板，得到超疏水线性聚乙烯薄膜。这种方法对模板的要求较高，模板的制备过程较为复杂，而且模板不易脱离，需要利用腐蚀性的试剂去除模板，对比一般的方法工艺较为复杂，成本也较为高昂。
综上所述，现有的模板法大都存在着微结构复制比不高，模板耐用性不高等问题，难以适应大面积制备超疏水薄膜的需求。因此，研究具有优秀耐用性的超疏水模板，简易高效的超疏水薄膜材料制备方法具有很好的科学研究价值和工程应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有模板微结构复制比不高，模板耐用性不高，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种超疏水聚合物材料及其制备方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种超疏水聚合物材料，所述超疏水聚合物材料包括聚合物基底和其表面具有的多级分层微结构，所述多级分层微结构由主级表面织构与次级微观形貌复合构成。
超疏水聚合物材料具有多级分层微结构，无需采用低表面能物质修饰，传热性、强度和酸度敏感性都十分优异。多级分层结构增大了材料表面的粗糙度，当水滴落在材料表面时，有利于在固液界面间形成一层‘空气膜’，增加了材料表面的固液接触角。
优选的，所述主级表面织构的图案包括三角形、梯形、正弦型、T型表面织构中的至少一种，所述主级表面织构的尺寸为2μm-10μm；所述次级微观形貌的凹坑/凸起的尺寸范围为50nm-600nm。
优选的，所述聚合物基底的材料包括PP、PE、PET、PVC、PA、PT、PC中的至少一种，所述聚合物基底的材料中还包括导电粒子，添加量为聚合物基底的材料体积分数的10％-40％。更优选的，导电粒子材料为纳米炭、纳米铁纤维、铜纤维中的至少一种。
聚合物为极性聚合物材料，具有良好的导电特性，且应具有热塑性，在熔融状态下冷却后成型且不影响其物理化学性能。导电粒子的作用在于使提高薄膜微结构复制比，当采用电场配合压印时，能够进一步利用电场提升微结构的压印清晰度和准确度。
在同一个技术构思下，本发明还提供一种超疏水聚合物材料制备方法，包括以下步骤：
(1)制备多级分层微结构的金属超疏水模板；
(2)将金属超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物材料上，得到超疏水聚合物材料。
优选的，步骤(1)所述多级分层微结构的金属超疏水模板的制备方法为：设计模板表面微结构图案，利用电火花线切割方法在金属模板上切割，所述电火花线切割采用的电极丝为直径0.07mm-0.3mm的黄铜丝，放电峰值电流9-10A，脉冲宽度300-400ns，脉冲间隙15-20μs，电极丝线张力2200-2400g，走丝速度90-110mm/min，电极丝偏移补偿值设为0；所述金属超疏水模板的材料包括铝合金、铜、模具钢中的至少一种。更优选的，使用无水乙醇对切割完毕后的模板进行超声清洗，每次清洗15分钟，共清洗2次，清洗干燥后的模板在室温下放置10-15天，使其表面润湿性转变为超疏水状态。
电火花线切割是一种非接触式的加工方法，通过脉冲放电，在金属工件表面局部形成高温高压环境，使金属熔融或者汽化。由于电火花线切割加工的特性，会在金属工件表面形成无数微纳米级的放电凹坑/凸起，这样的微观形貌增大了工件表面的粗糙度，提高了表面接触角；电火花加工还保证了辊轮模板表面织构的宏观尺寸，可以获得尺寸精密度高的主级表面织构，利用电火花线切割可以实现宏观主级结构与次级微观形貌的结合，得到超疏水辊轮模板，为后续制备超疏水薄膜提供基础。
运用电火花线切割方法的优势在于电火花线切割加工时可以在金属基体上自然形成放电凹坑/突起，形成复杂的表面微观形貌，与设计的表面织构形成复合多级分层结构，一步制备超疏水表面。相比于单级微结构的模板，电火花线切割制备的多级分层微结构模板具有传热性能好，强度高等特点；相比于其他利用化学试剂进行蚀刻或者添加涂层的方法，电火花线切割制备超疏水表面方法具有简单高效、耐久性耐磨性好、模板使用寿命高等特点。
优选的，步骤(2)所述压印采用卷对卷微纳压印方法，将超疏水模板上的多级分层结构复制到聚合物基底上，得到超疏水聚合物材料，所述卷对卷微纳压印过程中聚合物基底的聚合物加热至熔融状态，加热温度为130-160℃。
优选的，步骤(2)所述压印时在金属超疏水模板和聚合物基底之间形成电场，采用电渗驱动方法，使液态聚合物主动填充模板微结构。
压印至聚合物基底的过程中，采用双辊轮电场，使聚合物在电渗力作用下主动填充辊轮模板的多级分层结构；聚合物经过若干喷头挤出并由传送带(衬底薄膜)运输至双辊轮处，进行微纳压印，其中一个辊轮为上述加工的金属超疏水模板，另一个为导电的金属模板；更优选的，所述导电的金属模板外包覆橡胶。
本申请在传统的电火花切割中增设双辊轮电场，利用电渗驱动方法，增加一个电渗力，使熔融状态的聚合物自主填充到辊轮表面微结构，从而提高薄膜的模板微结构复制比。
更优选的，所述衬底为非导电、耐高温的衬底，衬底材料包括PTFE、PEEK、PI中至少一种；压印聚合物基底时模板转动，带动传送带(衬底)上的聚合物移动，打开高压直流电源，在导电的金属模板与金属超疏水模板之间形成电场，电场强度为300-600V。
所述衬底为聚合物基层薄膜，具有绝缘性，如使用聚四氟乙烯(PTFE)薄膜、聚醚醚酮(PEEK)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜等。
在同一个技术构思下，本发明还提供一种超疏水聚合物材料制备装置，所述超疏水聚合物材料制备装置包括进料系统、放卷收卷系统、压印系统，所述进料系统设置在放卷收卷系统进料处，所述压印系统与放卷收卷系统配合设置，所述压印系统包括表面具有多级分层微结构的金属超疏水模板。
优选的，所述进料系统包括液态聚合物喷头，所述放卷收卷系统包括依次连接的衬底放卷辊轮、衬底薄膜、薄膜收卷辊轮和衬底收卷辊轮，衬底薄膜与金属超疏水模板对应配合设置，衬底薄膜上还设置有冷却装置，所述冷却装置设置在对应金属超疏水模板的后方，熔融状态的聚合物基底经由液态聚合物喷头在衬底薄膜上进行运输，通过金属超疏水模板压印后，由冷却装置冷却成型为超疏水聚合物材料，再由薄膜收卷辊轮进行收卷脱模。
在上述方法中，随辊轮转动，可以重复微纳压印过程，实现大面积连续高效的制备超疏水薄膜。
优选的，所述制备装置还包括电场系统，所述电场系统包括高压直流电源与辅助支撑辊轮，所述高压直流电源一端与金属超疏水模板相连，另一端与辅助支撑辊轮相连，金属超疏水模板、辅助支撑辊轮之间形成一个直流电场。优选的，所述辅助支撑辊轮为复合辊轮，内层为导电的金属(铝合金、钢等)，外层包覆着绝缘的橡胶层。辅助支撑辊轮的直径与模板辊轮相同。在电场作用下，液态的聚合物内部形成电渗力，在电渗力带动下聚合物自主填充表面微结构，提高了聚合物材料的微结构复制率，减少了聚合物材料表面的微结构缺陷。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的超疏水聚合物材料表面具有多级分层微结构，所述多级分层微结构由主级表面织构与次级微观形貌复合构成，薄膜不采用低表面能物质修饰，与传统单级微结构表面相比，薄膜复制率更高；低表面能物质修饰的超疏水聚合物材料具有环境温度、酸度敏感性，在高温或者酸性条件下容易失去表面超疏水性能，本发明的超疏水聚合物材料超疏水性能稳定，能够应对更多样复杂的使用环境。
(2)本发明采用电渗驱动微纳压印方法制备超疏水聚合物材料，将超疏水辊轮模板上的多级分层结构复制到聚合物材料上，从而使聚合物材料的表面具有辊轮上的微纳粗糙结构。利用电火花线切割方法加工的辊轮模板表面具有设计的主级结构与放电形成的凹坑/凸起，具有精度高、使用寿命长、耐磨性好等特点，传热性、强度等方面更加优秀；卷对卷方法实现了超疏水薄膜的连续制备，提高了薄膜制备效率；同时电渗驱动方法避免了传统压印方法对设备要求高，压印力问题导致的脱模困难或压印图案缺陷多等问题，实现了液态聚合物自主填充微纳结构，尤其在高宽深比的微结构微纳压印上有突出的优势。
(3)本发明超疏水聚合物材料制备装置实现了超疏水聚合物材料的连续制备，为大面积制备超疏水聚合物材料提供了基础，并配合电场提升了聚合物材料的压印效果，制备的聚合物材料无需其他低表面能物质修饰即可达到超疏水状态，具有制备简单、制备效率高、成本低、无污染、适用性好等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1多级分层微结构的金属超疏水模板；
图2为实施例1超疏水聚合物材料的超疏水平面模板磨损前后的示意图；
图3为实施例1超疏水聚合物材料的制备系统；
图4为实施例1电渗驱动微纳压印制备超疏水聚合物材料的原理图；
图5、6为实施例1超疏水聚合物材料的多级分层微结构照片；
图7为实施例2超疏水聚合物材料的多级分层微结构照片；
图8、9为实施例3超疏水聚合物材料的多级分层微结构照片；
图10为实施例4超疏水聚合物材料的多级分层微结构照片；
图11为实施例5超疏水聚合物材料的多级分层微结构照片。
图中：1、金属超疏水模板；2、辅助支撑辊轮；3、液态聚合物喷头；4、衬底薄膜；5、聚合物材料；6、高压直流电源；7、薄膜收卷辊轮；8、衬底收卷辊轮；9、冷却装置；10、衬底放卷辊轮。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
制备多级分层微结构的金属超疏水模板，模板材料为6061铝合金，使用0.15mm的电极丝加工辊轮模板，电火花线切割加工参数为：放电峰值电流10A，脉冲宽度300ns，脉冲间隙15μs，电极丝线张力2200g，走丝速度100mm/min；电极丝偏移补偿值设为0。
加工后经过清洗，干燥，在空气中静置15天后获得金属超疏水模板。
将超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物材料上，超疏水薄膜聚合物材料为PP，压印系统中电场强度为300V，能够获得由主级表面织构与次级微观形貌复合构成的多级分层微结构复制较好的超疏水聚合物材料，并实现超疏水聚合物材料的连续制备。
如图1所示，图1为本实施例的电火花线切割加工的多级分层微结构的金属超疏水模板，辊轮材料为6061铝合金，辊轮直径为200mm，其表面带有由电火花线切割加工出的三角形表面织构，其中电极丝为直径0.25mm的黄铜丝，电火花线切割参数为：放电峰值电流9-10A，脉冲宽度300-400ns，脉冲间隙15-20μs，电极丝线张力2200-2400g，走丝速度90-110mm/min；电极丝偏移补偿值设为0。三角形织构的底边长为600-800mm，高为500-800mm，实际加工出的三角形织构高度会有一定量减小。
将电火花线切割加工后的铝合金辊轮放入超声清洗仪，使用无水乙醇进行超声清洗，每次清洗时间设置为15分钟，清洗两次，除去辊轮表面的固体碎屑、油污等。清洗后将铝合金辊轮置于空气中干燥，干燥后的铝合金辊轮置于空气中静置10-15天，使铝合金辊轮表面的润湿状态由亲水性转变为疏水性，因而得到了超疏水辊轮模板。
如图2所示，为超疏水聚合物材料的超疏水平面模板磨损前后图，经过一段时间的使用后表面织构会有磨损，三角形织构磨损成为梯形织构，磨损前后不影响次级形貌，而织构表面对水滴的承载能力加强，因此模板表面的接触角会有一些降低，但仍可以保持良好的超疏水状态。
如图3所示，为电渗驱动微纳压印方法制备超疏水聚合物材料的制备系统，包括金属超疏水模板1，辅助支撑辊轮2，液态聚合物喷头3，衬底薄膜4，聚合物材料5，高压直流电源6，薄膜收卷辊轮7，衬底收卷辊轮8，冷却装置9，衬底放卷辊轮10。其中高压直流电源6一端与金属超疏水模板1相连(第一电极)，另一端与辅助支撑辊轮2相连(第二电极)，则金属超疏水模板1、辅助支撑辊轮2之间形成一个直流电场，但由于衬底薄膜的存在，两者没有形成通路，则该直流电压的大小不能击穿衬底薄膜，电场强度大小为300-600V。
如图4所示，为电渗驱动微纳压印制备超疏水聚合物材料的原理图。在制备超疏水薄膜时，打开高压直流电源6，在金属超疏水模板1和辅助支撑辊轮2之间形成直流电场(两电极的极性由聚合物决定)；对聚合物颗粒(粉末)进行加热，聚合物基底的材料为PP，包括添加量为聚合物基底的材料体积分数10％-40％的导电粒子，加热温度在130-160℃左右并保持，聚合物颗粒(粉末)完全熔融后由液态聚合物喷头3挤出，衬底薄膜4带动挤出的液态聚合物进行移动，金属超疏水模板1与辅助支撑辊轮2沿不同的转向以同一角速度匀速转动，液态聚合物经过双辊轮时，如图4所示，在外加电场的作用下，液态聚合物形成微流体“电渗流”，在电渗力的“拉力”和辊轮施加的“压力”作用下填充辊轮模板的微结构，填充高度取决于电渗力、辊轮压力、液态聚合物的流变阻力等。当液态聚合物完全填充金属超疏水模板1的微结构后，经冷却装置9冷却成型为聚合物材料，通过辊轮旋转而摆脱直流电场，失去电渗力与辊轮压力后脱模，并由薄膜收卷辊轮7进行收集，衬底从衬底放卷辊轮10发出，由衬底收卷辊轮8进行收集。
如图5、6所示，实施例1中的超疏水聚合物材料的多级分层微结构分层明显，主级表面织构与次级微观形貌均匀且清晰，主级表面织构的图案包括三角形、梯形、正弦型、T型表面织构，尺寸为2μm-10μm；次级微观形貌的凹坑/凸起的尺寸范围为50nm-600nm。
实施例2
本实施例采用的超疏水聚合物材料制备系统与实施例1相同。
制备多级分层微结构的金属超疏水模板，模板材料为H70黄铜合金，使用0.2mm的镀锌丝加工辊轮模板，电火花线切割加工参数为：放电峰值电流10A，脉冲宽度350ns，脉冲间隙18μs，电极丝线张力2200g，走丝速度100mm/min；电极丝偏移补偿值设为0。
加工后经过清洗，干燥，在空气中静置15天后获得金属超疏水模板。
将超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物材料上，超疏水薄膜聚合物材料为PET，压印系统中电场强度为450V，能够获得由主级表面织构与次级微观形貌复合构成的多级分层微结构复制较好的超疏水薄膜，并实现超疏水薄膜的连续制备。
如图7所示，实施例2中的超疏水聚合物材料的多级分层微结构分层明显，主级表面织构与次级微观形貌均匀且清晰。
实施例3
本实施例采用的超疏水聚合物材料制备系统与实施例1相同。
制备多级分层微结构的金属超疏水模板，模板材料为Q235钢，使用0.25mm的黄铜丝加工辊轮模板，电火花线切割加工参数为：放电峰值电流10A，脉冲宽度400ns，脉冲间隙15μs，电极丝线张力2400g，走丝速度110mm/min；电极丝偏移补偿值设为0。
加工后经过清洗，干燥，在空气中静置15天后获得金属超疏水模板。
将超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物材料上，超疏水薄膜聚合物材料为PVC，压印系统中电场强度为600V，能够获得由主级表面织构与次级微观形貌复合构成的多级分层微结构复制较好的超疏水薄膜，并实现超疏水薄膜的连续制备。
如图8、9所示，实施例3中的超疏水聚合物材料的多级分层微结构分层明显，主级表面织构与次级微观形貌均匀且清晰。
实施例4
本实施例采用的薄膜制备系统与实施例1相同。
制备具有同样表面织构尺寸的辊轮模板，模板材料为6061铝合金，使用55°微小经铝铣刀，铣刀规格为0.3*4*50*2F，铣削加工参数为：单次铣削深度3μm，铣削速度120mm/min。
加工后经过清洗，干燥，在空气中静置15天后获得辊轮模板。
将模板上的表面织构压印至聚合物材料上，聚合物材料为PP，压印系统中的电场强度为300V。
如图10所示，实施例4能够获得表面织构复制比较好的聚合物材料，但疏水薄膜的多级分层微结构较为杂乱，不如电火花切割加工的金属超疏水模板清晰。
实施例5
本实施例采用的薄膜制备系统与实施例1相同。
制备多级分层微结构的金属超疏水模板，模板材料为H70黄铜合金，使用0.2mm的镀锌丝加工辊轮模板，电火花线切割加工参数为：放电峰值电流10A，脉冲宽度350ns，脉冲间隙18μs，电极丝线张力2200g，走丝速度100mm/min；电极丝偏移补偿值设为0。
加工后经过清洗，干燥，在空气中静置15天后获得金属超疏水模板。
将超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物材料上，超疏水薄膜聚合物材料为PET，不施加电场。
如图11所示，实施例5制备的薄膜部分区域具有较好的疏水性，但观察聚合物材料表面，存在着表面微结构复制比不高，且无法稳定制备超疏水薄膜的问题。
本发明可以实现超疏水聚合物材料的连续制备，本发明方法具有薄膜制备效率高、制备工艺简单、成本低等优点。

Claims (10)

1.一种超疏水聚合物材料，其特征在于，所述超疏水聚合物材料包括聚合物基底和其表面具有的多级分层微结构，所述多级分层微结构由主级表面织构与次级微观形貌复合构成。
2.如权利要求1所述的超疏水聚合物材料，其特征在于，所述主级表面织构的图案包括三角形、梯形、正弦型、T型表面织构中的至少一种，所述主级表面织构的尺寸为2μm-10μm；所述次级微观形貌的凹坑/凸起的尺寸范围为50nm-600nm。
3.如权利要求1所述的超疏水聚合物材料，其特征在于，所述聚合物基底的材料包括PP、PE、PET、PVC、PA、PT、PC中的至少一种，所述聚合物基底的材料中还包括导电粒子，添加量为聚合物基底的材料体积分数的10％-40％。
4.一种超疏水聚合物材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备多级分层微结构的金属超疏水模板；
(2)将金属超疏水模板上的多级分层微结构压印至聚合物基底上，得到超疏水聚合物材料。
5.如权利要求4所述的超疏水聚合物材料制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多级分层微结构的金属超疏水模板的制备方法为：设计模板表面微结构图案，利用电火花线切割方法在金属模板上切割，所述电火花线切割采用的电极丝为直径0.07mm-0.3mm的黄铜丝，放电峰值电流9-10A，脉冲宽度300-400ns，脉冲间隙15-20μs，电极丝线张力2200-2400g，走丝速度90-110mm/min，电极丝偏移补偿值设为0；所述金属超疏水模板的材料包括铝合金、铜、模具钢中的至少一种。
6.如权利要求4所述的超疏水聚合物材料制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压印采用卷对卷微纳压印方法，将超疏水模板上的多级分层微结构复制到聚合物基底上，得到超疏水聚合物材料，所述卷对卷微纳压印过程中聚合物基底的聚合物加热至熔融状态，加热温度为130-160℃。
7.如权利要求4所述的超疏水聚合物材料制备方法，其特征在于，步骤(2)所述压印时在金属超疏水模板和聚合物基底之间形成电场，采用电渗驱动方法，使液态聚合物主动填充模板微结构。
8.一种超疏水聚合物材料制备装置，其特征在于，所述超疏水聚合物材料制备装置包括进料系统、放卷收卷系统、压印系统，所述进料系统设置在放卷收卷系统进料处，所述压印系统与放卷收卷系统配合设置，所述压印系统包括表面具有多级分层微结构的金属超疏水模板(1)。
9.如权利要求8所述的超疏水聚合物材料制备装置，其特征在于，所述进料系统包括液态聚合物喷头(3)，所述放卷收卷系统包括依次连接的衬底放卷辊轮(10)、衬底薄膜(4)、薄膜收卷辊轮(7)和衬底收卷辊轮(8)，衬底薄膜(4)与金属超疏水模板(1)对应配合设置，衬底薄膜(4)上还设置有冷却装置(9)，所述冷却装置(9)设置在对应金属超疏水模板(1)的后方，熔融状态的聚合物基底(5)经由液态聚合物喷头(3)在衬底薄膜(4)上进行运输，通过金属超疏水模板(1)压印后，由冷却装置(9)冷却成型为超疏水聚合物材料，再由薄膜收卷辊轮(7)进行收卷。
10.如权利要求8所述的超疏水聚合物材料制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括电场系统，所述电场系统包括高压直流电源(6)与辅助支撑辊轮(2)，所述高压直流电源(6)一端与金属超疏水模板(1)相连，另一端与辅助支撑辊轮(2)相连，金属超疏水模板(1)、辅助支撑辊轮(2)之间形成一个直流电场。
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