[发明专利]在玻璃基体上形成超疏水涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超疏水涂层的制备领域，特别涉及在玻璃基体上形成超疏水涂层的方法。

背景技术

超疏水表面一般是指固体表面与水的接触角大于150o，前进接触角与后退接触角的差值小于5o的表面。由于超疏水表面与水滴的接触面积非常小，水滴极易从表面滚落，因此，超疏水表面不仅具有自清洁功能，而且还具有防电流传导、防腐蚀、防水、防雾、防霉、防雪、防霜冻、防黏附、防污染等功能，因而在建筑、服装纺织、液体输送、生物医学、日用品与包装、交通运输工具以及微量分析等领域都具有广泛的应用前景。

目前制备超疏水的方法和途径有刻蚀法、相分离法、模板法、机械拉伸法、电纺丝法、自组装法、溶胶凝胶法、等离子处理法、气相沉积法、电化学法。

McCarthy小组报道利用光刻蚀的方法制备出一系列具有不同尺寸及图案阵列结构的硅表面(Oner D, McCarthy T J. Ultrahydrophobic surfaces effects of topography length scales on wettability[J]. Langmuir, 2000, 16(20): 7777-7782.)，然后利用硅烷化试剂进行疏水处理即可得到超疏水表面。Chen等利用纳米球刻蚀的方法首先得到了排列整齐的单层聚苯乙烯(PS)纳米珠阵列(Shiu J, Kuo C, Chen P, et al. Fabrication of tunable superhydrophobic surfaces by nanosphere lithography[J].　Chem Mater, 2004, 16(4): 561-564.)，再用氧等离子体处理以进一步减小纳米珠的尺寸从而得到粗糙表面。在其表面覆盖20nm厚的金膜并用十八硫醇(ODT)进行修饰可以增强其疏水性。通过调整PS纳米珠的直径(440～190nm)可以控制表面接触角的大小(132o～168o)。

Erbil等首次以等规聚丙烯为成膜物质(Erbil H Y., Demirel A L., Avci Y., Mert O., Transformation of a simple plastic into a superhydrophobic surface, Science, 2003, 299: 1377-1380.)，利用相分离的方法通过控制体系的溶剂、沉淀剂和成膜温度制备得到了具有类似荷叶表面的多孔结构的超疏水表面，该表面上水的接触角可达160o。徐坚等通过分子设计(Zhao N., Xie Q D., Xu J., et al., Superhydrophobic surface from vapor-induced phase separation of copolymer micellar solution, Macromolecules, 2005, 38, 8996-8999.)，以含低表面能的嵌段聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷(PS-b-PDMS)作为成膜物质，通过水蒸气诱导该嵌段聚合物的胶束溶液进行相分离，一步实现了形成表面粗糙度和对表面进行低表面能修饰的目的，得到了超疏水嵌段共聚物表面。

Lee等以多孔氧化铝为模板(Lee W., Jin M K., Yoo W C., Lee J K., Nanostructuring of a polymeric substrate with welldefined nanometer-scale topography and tailored surface wettability, Langmuir, 2004, 20, 7665-7669.)，通过热压法制备得到了疏水性的聚苯乙烯(PS)纳米纤维阵列。通过改变实验用模板的形貌和尺寸，可以控制PS纳米纤维的表面结构和表面粗糙度，从而实现了对表面疏水性能的调控。

韩艳春等(Zhang J L., Li J., Han Y C., Superhydrophobic PTFE surfaces by extension, Macromol. Rapid. Commun., 2004, 25, 1105.)利用机械力轴向拉伸聚四氟乙烯(PTFE)膜来改变纤维晶体密度；薄膜表面的粗糙度随着拉伸率的增大而增大，当拉伸率为190%时，得到了具有165o接触角的超疏水表面。