[发明专利]一种激光打印制备超疏水涂层的方法

说明书

本发明公开了一种激光打印制备超疏水涂层的方法，是先将有机硅烷和纳米粒子通过水解、缩合反应制得超疏水纳米复合物；再将超疏水纳米复合物、树脂与碳粉以混合球磨，得到均匀的超疏水碳粉；然后将超疏水碳粉装入激光打印机硒鼓内，通过激光打印机将超疏水碳粉打印到普通打印纸上，得到超疏水涂层。本发明通过激光打印机打印超疏水涂层，速度快，精度高，可以通过计算机设计，快速打印结构复杂的超疏水涂层（如复杂形状、梯度润湿性等），且打印制备的超疏水涂层性能优异（5μL水滴的接触角155°，滚动角8°），为规模化应用奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种超疏水涂层的制备方法，尤其涉及一种利用激光打印将超疏水涂层打印到普通打印纸上制备超疏水涂层的方法。

背景技术

超疏水表面是指水滴在其表面接触角大于150°，滚动角低于10°的表面。目前，制备超疏水表面的途径主要有两种：（1）在具有微-纳米粗糙结构表面上修饰低表面能物质；（2）在具有低表面能的物质表面构造微-纳米粗糙结构。微-纳米粗糙结构的构筑主要通过等离子刻蚀、静电纺丝、自组装、气相沉积和电化学沉积等技术手段，但是这些技术仍存在制备方法复杂、成本较高及稳定性差等问题。专利CN108654960A中，采用激光刻蚀法对基底表面进行微结构图案加工，之后通过含氟试剂对基底进行低能化处理获得超疏水表面。专利 CN106517821A中，以PDMS为硅源，多壁碳纳米管为模板，在玻璃表面构筑硅纳米管涂层，然后通过化学气相沉积固化的PDMS对其进行疏水化处理，最终得到超疏水涂层。上述方法都存在制备过程复杂，基底依赖性大、涂层疏水性差及涂层的稳定性未涉及等诸多问题。

近年来，如何通过简单高效的方法构筑超疏水涂层受到了广泛关注，为超疏水表面的应用奠定了基础。专利CN108043482A公开一种超浸润Janus纸或纸基超浸润图案及其应用，是以正硅酸乙酯和氟硅烷为原料，通过酸催化法在乙醇和水混合体系中合成了特定溶胶液。然后将该溶胶液通过喷墨打印法沉积到滤纸基底上，形成了具有良好超疏水性的表面。然而，该方法仍然存在环境污染、制备过程耗时久、成本高、不能规模化应用等问题。

喷涂法和喷墨打印法方法简单，但存在自身缺陷。例如，喷涂法制备超疏水涂层人为影响因素大，涂层性能浮动较大；超疏水改性后，喷墨打印墨水稳定性存在问题，极易堵塞喷头。因此，如何通过简单快捷、精度高的方法制备超疏水涂层，尤其是快速制备结构复杂的超疏水涂层（如复杂形状、梯度润湿性等），是本领域迫切解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有超疏水涂层制备技术复杂、昂贵等问题，尤其是难以制备复杂结构超疏水样品的问题，提供一种简单快捷、精度高的激光打印制备超疏水涂层的方法。

本发明激光打印制备超疏水涂层的方法，是先将有机硅烷和纳米粒子通过水解、缩合反应制得超疏水纳米复合物；再将超疏水纳米复合物、树脂与碳粉以混合球磨，得到均匀的超疏水碳粉；然后将超疏水碳粉装入激光打印机硒鼓内，通过激光打印机将超疏水碳粉打印到普通打印纸上，得到超疏水涂层。