[发明专利]一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：a)将聚丙烯、石墨烯粉体、润滑剂和偶联剂进行熔融共混，挤出后得到高分子复合材料；b)将步骤a)得到的高分子复合材料在一侧平板固定有微纳模板的模压装置中进行成型，脱模后得到高分子复合材料表面微纳结构。与现有技术相比，本发明提供的制备方法通过将特定组分的原料进行熔融共混，得到具有较低表面能的高分子复合材料，从而减小其与微纳模板之间的摩擦力，保证脱模过程中微纳结构完好无损，实现易脱模；并且，该制备方法得到的微纳结构与微纳模板的几何尺寸吻合度高，具有较高的几何尺寸稳定性、耐磨性及使用寿命，能够成型高深宽比的超疏水微纳结构。

技术领域

本发明涉及超疏水表面技术领域，更具体地说，是涉及一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法。

背景技术

超疏水表面是指与水的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面，在微流控、自清洁、防冰、防雾等领域有广阔的应用前景。目前，制备超疏水表面的方法主要有电化学法、蚀刻法、光刻法、溶胶-凝胶法和模板法等；其中，模板法具有操作简单、成本低和环境友好等优点，可用于大批量大面积制备微纳结构表面。然而，在制备高深宽比的微纳结构时，脱模过程易发生微纳结构的断裂和破损。

针对超疏水表面上微纳结构脱模困难的问题，目前较好的脱模技术少，现有技术通常采用在微纳型腔表面涂覆一层碳氟化物膜，虽可降低高分子材料与微型腔表面之间的粘合力，但是涂层易造成微纳型腔的堵塞，使得成型的微纳结构尺寸产生偏差，复制效果较差，难以获得精确的高深宽比的微纳结构。而公开号为CN102205639A中国专利公开了一种聚合物挤出微压印成型方法，采用卷对卷压印方法，虽然一定程度上解决了脱模问题，但是成型的微纳结构的深宽比较低，难以获得具有高深宽比的微纳结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法，本发明提供的制备方法易脱模且能够成型高深宽比的超疏水微纳结构。

本发明提供了一种高分子复合材料表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

a)将聚丙烯、石墨烯粉体、润滑剂和偶联剂进行熔融共混，挤出后得到高分子复合材料；

b)将步骤a)得到的高分子复合材料在一侧平板固定有微纳模板的模压装置中进行成型，脱模后得到高分子复合材料表面微纳结构。

优选的，步骤a)中所述聚丙烯选自等规聚丙烯和/或间规聚丙烯。

优选的，步骤a)中所述石墨烯粉体的层数为1层～5层，单层率大于等于70％，片径为5μm～15μm，径厚比为5000～10000。

优选的，步骤a)中所述聚丙烯、石墨烯粉体和润滑剂的质量比为100：(2～16)：(0.5～1.5)；

所述偶联剂与石墨烯粉体的质量比为(2～4)：100。

优选的，步骤a)中所述熔融共混通过双螺杆挤出机进行；所述熔融共混的挤出温度为160℃～215℃，螺杆转速为100r/min～300r/min。

优选的，所述步骤a)还包括：

将得到的高分子复合材料冷却至室温后，进行造粒，得到颗粒状高分子复合材料。

优选的，步骤b)中所述微纳模板为300目～3000目的金属筛网模板。

优选的，步骤b)中所述成型的温度为180℃～200℃，时间为5min～20min。

优选的，步骤b)中所述模压装置另一侧平板固定有多孔板；所述多孔板设有直径为1mm～15mm通孔阵列，厚度为0.5mm～2.5mm。

优选的，步骤b)中所述脱模的过程具体为：