[发明专利]超斥水表面的制备

说明书

技术领域

本发明涉及超斥水表面的制备方法，更具体而言涉及带有显著改善 的斥水性的超斥水表面的制备方法。

背景技术

通常，斥水性是指耐水性或被水润湿的难度。超斥水表面技术是一 种控制表面的润湿的表面改性技术。通过对固体表面的物理或化学表面 改性，该技术旨在将固体表面与水的接触角保持在150°以上。

超斥水表面的代表模型是荷叶，其表面具有许多尺寸微小的纤毛并 且涂布有蜡状物质。

经鉴定，所述蜡涂层还具有规则的纳米结构。已知这种微米级/纳米 级分层结构形成了超斥水表面并导致自我清洁效果。

近来，与通过模拟自然界中存在的微米级/纳米级分层结构来制备具 有更加改善的斥水性的超斥水表面有关的研究引起了关注。

超斥水性研究不仅在科学领域得到关注，而且在与建筑材料、化妆 品、纤维处理、电子/电学元件等有关的各种工业领域也得到了关注。

通常，机动车和建筑物采用的玻璃表面与水具有约20°～40°的小 接触角。因而，在下雨时，水在玻璃表面上流动的同时形成了不均匀 的水膜。

这样的不均匀水膜引起机动车的窗玻璃上的光散射，从而尤其是在 夜间和下雨时干扰驾驶员的视野。这也导致建筑物窗户的玻璃表面易受 灰尘和黄沙等污染。

通过显著降低玻璃表面的表面能，可能使水滴的形状成为球形，从 而使水滴能从表面滚落并且玻璃很难被水润湿。

这种玻璃被称作超斥水玻璃。当用于机动车时，超斥水玻璃能防止 由不均匀水膜引起的视野变形并提供清晰的视野，从而预防车祸。

如果超斥水玻璃用于难以清洁的大型高层建筑的窗户，由于球形水 滴因低表面能而从玻璃表面滚落，因而易于将附着于超斥水玻璃上的杂 质除去。这种自我清洁效果在建筑物的维护中非常有利。

水滴在固体表面的接触角是斥水性的指标。通常，接触角为90°以 上的表面称为斥水(疏水)表面。而接触角为110°～150°的表面称为高度斥 水表面。如果接触角为150°以上，则将该表面称为超斥水表面。

此前，从20世纪50年代起，关于斥水技术开发的研究集中在开发 具有引起低表面能的化学结构的材料上。在20世纪80年代，发现不仅 表面化学性质是影响超斥水性的重要因素，而且几何空间结构也是影响 超斥水性的重要因素。

涂布有各种氟类材料的斥水膜是利用具有低表面能的材料的实例。 但是，单凭低表面能难以获得150°以上的接触角。因此，需要控制表面 微观结构以便获得具有150°以上的接触角的超斥水材料。

据报道，通过纳米球光刻和采用氧等离子体的干法蚀刻制备了水接 触角为132°～170°的表面(Peilin Chen等，Chem.Mater.，vol.16，no.4，561， 2004)。

然而，该研究只是在金膜上组装单层或双层聚苯乙烯纳米球并用氧 等离子体修饰聚苯乙烯纳米球的尺寸和形式而已。由于没有将固体表面 本身蚀刻而形成凹凸结构，因而该研究没有提供令人满意的斥水性。

根据韩国专利第1997-007696号公报“Preparation of water repellent galss and product prepared thereof”(“斥水玻璃的制备及由其制成的产 品”)，使含有硅醇盐类化合物和有机溶剂的溶液水解以形成二氧化硅膜 并涂布斥水层以制备斥水玻璃。但是，水接触角仅为约100°，没有获得 超斥水性。

韩国专利第1999-0001695号公报“Concavo-convex silica film having superior durability and water repellent glass using the same”(“具有优异耐久 性的凹凸二氧化硅膜和使用其的斥水玻璃”)提供了通过将斥水剂涂布在 凹凸的二氧化硅膜表面上制备的斥水玻璃。然而，因为在表面上涂布了 由硅烷化合物水解和缩聚得到的胶体二氧化硅以获得凹凸结构，因而无 法获得想要的尺度的规则凹凸结构。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题而完成本发明，本发明的目的是提供通过在表面 上形成分层凹凸结构然后以氟化合物处理来制备具有突出的超斥水性和 可控的透明度的超斥水表面的方法。

技术方案