CN108580227B - 一种超疏水油漆表面的快速制备方法 - Google Patents

一种超疏水油漆表面的快速制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其包括如下步骤：步骤一、将具有规则形状微米级粗糙表面结构的光固树脂膜置于苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和氯化钠的水溶液中浸泡3‑20min；步骤二、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为3％‑10％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡5‑30min；步骤三、用超纯水冲洗光固树脂膜，干燥5‑20min；步骤四、将光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，加压干燥18‑36h，去除所述光固树脂膜，得到超疏水油漆表面。本发明提供了一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其工艺简便，成型面积大，制备速度快，适用范围广等优点，具有着良好的工程应用前景。

Description

一种超疏水油漆表面的快速制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，具体为一种超疏水油漆表面的快速制备方法。
背景技术
自上世纪90年代以来，材料表面的超疏水构建就是一个持续的热点问题。超疏水表面具有自清洁功能，被人们称之为荷叶效应，正是得益于此功能，超疏水表面常被用来防冰、防雪、防污染、防腐和自净等。
材料表面的疏水性能是由表面材料的表面自由能和表面微结构共同决定的，因此超疏水表面的制备是从降低表面材料的表面自由能和构建疏水微观结构两个方面出发的。目前，构建超疏水表面的手段很多，其中自组装技术制备超疏水表面是将低表面自由能的颗粒通过堆叠、静电等手段组装于基体表面，降低材料表面能，并在材料表面构建微观粗糙结构，从而构件超疏水表面。
因此，如何利用自组装技术，提供一种快速制备超疏水表面的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种超疏水油漆表面的快速制备方法，解决了背景技术中提出的困难问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其包括如下步骤：步骤一、将具有规则形状微米级粗糙表面结构的光固树脂膜置于苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和氯化钠的水溶液中浸泡3-20min；步骤二、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为3％-10％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡5-30min，聚四氟乙烯纳米颗粒组装至所述光固树脂膜的粗糙表面结构上；步骤三、用超纯水冲洗步骤二得到的所述光固树脂膜，干燥5-20min；步骤四、将所述光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，加压干燥18-36h，去除所述光固树脂膜，得到超疏水油漆表面。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述光固树脂膜的粗糙表面结构为规则排列的凹坑结构。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述凹坑结构为横截面为正方形的沉孔，所述正方形的边长为5-15μm，所述沉孔的深度值为5-20μm，相邻两个所述沉孔的间距值为10-50μm。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述步骤一之前还包括，预先对所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和所述氯化钠进行超声震动，时间为10-30min。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％-2.05％，所述氯化钠的浓度为0.05mmol/L。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述步骤一和所述步骤二之间还包括，预先对所述聚四氟乙烯溶液进行超声搅拌，时间为30-60min。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述聚四氟乙烯纳米颗粒的粒度为100-300nm。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述基体表面的油漆为氟碳树脂漆，所述氟碳树脂漆的厚度为40-150μm。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述步骤四中加压干燥的条件为，压力值0.1-15g/mm2，室温干燥。
在某些实施方式中，所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法中，所述步骤二中，所述聚四氟乙烯纳米颗粒在所述光固树脂膜上形成柱状凸起结构，柱状凸起结构的高度值为5-20μm，柱状凸起结构的横截面为边长为5-15μm的正方形，且相邻的两个柱状凸起结构的间距值为10-50μm。
有益效果
本发明提供了一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其工艺简便，成型面积大，制备速度快，适用范围广等优点，具有着良好的工程应用前景。
附图说明
图1是本发明其中一个实施方式所述的超疏水油漆表面的快速制备方法的第一制备流程图；
图2是本发明其中一个实施方式所述的超疏水油漆表面的快速制备方法的第二制备流程图；
图3是利用本发明中所述的光固树脂膜上规则排列的凹坑结构的示意图；
图4是利用本发明中所述聚四氟乙烯纳米颗粒在所述基体的油漆表面形成柱状凸起结构的示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量计。
本发明所述的一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、将具有规则形状微米级粗糙表面结构的光固树脂膜置于苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和氯化钠的水溶液中浸泡3-20min；在所述光固树脂膜上吸附正电荷，提高防粘性能和防粘性能
步骤二、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为3％-10％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡5-30min，聚四氟乙烯纳米颗粒组装至所述光固树脂膜的粗糙表面结构上；优选地，聚四氟乙烯溶液的质量分数为4％-8％，更优选地，所述聚四氟乙烯溶液的质量分数为5％-8％，例如，所述聚四氟乙烯溶液的质量分数为5％、6％、7％或8％。
步骤三、用超纯水冲洗步骤二得到的所述光固树脂膜，干燥5-20min；
步骤四、将所述光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，加压干燥18-36h，去除所述光固树脂膜，得到超疏水油漆表面。
上述方案中，所述光固树脂膜的粗糙表面结构为规则排列的凹坑结构。所述凹坑结构为横截面为正方形的沉孔，所述正方形的边长a为5-15μm，所述沉孔的深度值h为5-20μm，相邻两个所述沉孔的间距值w为10-50μm。优选地，所述方形的边长a为7-15μm，更优选地，所述方形的边长a为9-12μm，例如，所述方形的边长a为9μm、10μm、11μm或12μm；优选地，所述沉孔的深度值h为7-18μm，更优选地，所述沉孔的深度值h为9-15μm，例如，所述沉孔的深度值h为9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm；优选地，相邻两个所述沉孔的间距值w为10-40μm，更优选地，相邻两个所述沉孔的间距值w为10-30μm，例如，相邻两个所述沉孔的间距值w为10μm、12μm、14μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、23μm、25μm、27μm、28μm、29μm或30μm。
上述方案中，所述步骤一之前还包括，预先对所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和所述氯化钠进行超声震动，时间为10-30min。
上述方案中，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％-2.05％，所述氯化钠的浓度为0.05mmol/L。优选地，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％-1.85％，更优选地，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％-1.05％，例如，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％、0.05％、0.07％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.3％、0.4％、0.55％、0.65％、0.7％、0.85％、0.9％、1％或1.05％。
上述方案中，所述步骤一和所述步骤二之间还包括，预先对所述聚四氟乙烯溶液进行超声搅拌，时间为30-60min。
上述方案中，所述聚四氟乙烯纳米颗粒的粒度为100-300nm。
上述方案中，所述基体表面的油漆为氟碳树脂漆，所述氟碳树脂漆的厚度为40-150μm。
上述方案中，所述步骤四中加压干燥的条件为，压力值0.1-15g/mm2，室温干燥。
上述方案中，所述步骤四中，去除所述光固树脂后，所述聚四氟乙烯纳米颗粒在所述基体的油漆表面形成柱状凸起结构，所述柱状凸起结构的高度值好H为5-20μm，所述柱状凸起结构的横截面为边长A为5-15μm的正方形，且相邻的两个所述柱状凸起结构的间距值W为10-50μm。优选地，所述方形的边长A为7-15μm，更优选地，所述方形的边长A为9-12μm，例如，所述方形的边长A为9μm、10μm、11μm或12μm；优选地，所述沉孔的深度值H为7-18μm，更优选地，所述沉孔的深度值H为9-15μm，例如，所述沉孔的深度值H为9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm；优选地，相邻两个所述沉孔的间距值W为10-40μm，更优选地，相邻两个所述沉孔的间距值W为10-30μm，例如，相邻两个所述沉孔的间距值W为10μm、12μm、14μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、23μm、25μm、27μm、28μm、29μm或30μm。
实施例
实施例1
一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、预先对所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和所述氯化钠进行超声震动，时间为20min；
步骤二、将具有规则排列的凹坑结构的光固树脂膜置于质量分数为0.08％的苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯水溶液和浓度为0.05mmol/L氯化钠水溶液中浸泡5min；所述凹坑结构的正方形边长a为12μm，间距w为11μm，深度h为9μm；
步骤三、对所述聚四氟乙烯溶液进行超声搅拌，时间为40min；
步骤四、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为5％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡10min，聚四氟乙烯纳米颗粒组装至所述光固树脂膜的粗糙表面结构上；其中，聚四氟乙烯纳米颗粒的粒度为200nm
步骤五、用超纯水冲洗步骤二得到的所述光固树脂膜，60℃真空干燥5min；
步骤六、将所述光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，所述油漆的漆膜厚度为60μm，加压1.2g/mm2，静置干燥24h，去除所述光固树脂膜，得到具有柱状凸起结构的超疏水油漆表面。柱状凸起结构的边长A为10μm，间距W为10μm，深度H为8μm。室温下，该表面与水的接触角为152.3°。
实施例2
一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其包括如下步骤：
步骤一、预先对所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和所述氯化钠进行超声震动，时间为20min；
步骤二、将具有规则排列的凹坑结构的光固树脂膜置于质量分数为0.08％的苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯水溶液和浓度为0.05mmol/L氯化钠水溶液中浸泡5min；其中，所述凹坑结构的正方形边长a为11μm，间距w为12μm，深度h为12μm；
步骤三、对所述聚四氟乙烯溶液进行超声搅拌，时间为40min；
步骤四、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为5％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡10min，聚四氟乙烯纳米颗粒组装至所述光固树脂膜的粗糙表面结构上；其中，聚四氟乙烯纳米颗粒的粒度为200nm；
步骤五、用超纯水冲洗步骤二得到的所述光固树脂膜，60℃真空干燥5min；
步骤六、将所述光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，所述油漆的漆膜厚度为60μm，加压1.2g/mm2，静置干燥24h，去除所述光固树脂膜，得到具有柱状凸起结构的超疏水油漆表面。柱状凸起结构的边长A为10μm，间距W为11μm，深度H为10.5μm。室温下，该表面与水的接触角为156.1°。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

Claims (9)

1.一种超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤一、将具有规则形状微米级粗糙表面结构的光固树脂膜置于苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和氯化钠的水溶液中浸泡3-20min；
步骤二、取出所述光固树脂膜，完全浸入质量份数为3％-10％的聚四氟乙烯溶液中，浸泡5-30min，聚四氟乙烯纳米颗粒组装至所述光固树脂膜的粗糙表面结构上；
步骤三、用超纯水冲洗步骤二得到的所述光固树脂膜，干燥5-20min；
步骤四、将所述光固树脂膜的粗糙表面结构压印至基体表面的油漆上，加压干燥18-36h，去除所述光固树脂膜，得到超疏水油漆表面；去除所述光固树脂膜后，所述聚四氟乙烯纳米颗粒在所述基体的油漆表面形成柱状凸起结构，所述柱状凸起结构的高度值为5-20μm，所述柱状凸起结构的横截面为边长为5-15μm的正方形，且相邻的两个所述柱状凸起结构的间距值为10-50μm。
2.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述光固树脂膜的粗糙表面结构为规则排列的凹坑结构。
3.根据权利要求2所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述凹坑结构为横截面为正方形的沉孔，所述正方形的边长为5-15μm，所述沉孔的深度值为5-20μm，相邻两个所述沉孔的间距值为10-50μm。
4.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述步骤一之前还包括，预先对所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯和所述氯化钠进行超声震动，时间为10-30min。
5.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的质量份数为0.05％-2.05％，所述氯化钠的浓度为0.05mmol/L。
6.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述步骤一和所述步骤二之间还包括，预先对所述聚四氟乙烯溶液进行超声搅拌，时间为30-60min。
7.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯纳米颗粒的粒度为100-300nm。
8.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述基体表面的油漆为氟碳树脂漆，所述氟碳树脂漆的厚度为40-150μm。
9.根据权利要求1所述的超疏水油漆表面的快速制备方法，其特征在于，所述步骤四中加压干燥的条件为，压力值0.1-15g/mm2，室温干燥。
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