[发明专利]一种通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：(1)将清洗后的基底在常温下用氧气等离子体处理5‑30min，得预处理基底；(2)将步骤(1)所得预处理基底和含有氯端基的硅氧烷放入真空罐中，抽真空后常温放置2‑24h，取出后乙醇淋洗，烘干，得通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层。本发明还包括采用上述方法制得的超疏液涂层。本发明通过化学气相沉积法将柔性硅氧烷分子刷接枝在基材表面，形成类液层，赋予材料优异的疏液能力，不易脱落，不易退化，有效解决了现有技术中制备方法繁琐、易脱落受损和性能持久性不足等问题。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，具体涉及一种通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层及其制备方法。

背景技术

超疏液表面因其巨大的应用潜力和广泛的应用领域而备受关注，例如在防污、流体减阻、传热传质等领域有着巨大的潜在应用价值。超疏液表面通常具有特殊的表面结构(物理结构)又同时具有低表面能(化学性质)。然而，在实际应用条件下(温度、湿度、外力、磨损等因素)，表面结构遭到损坏或微结构中的气层被液体取代，从而使材料的疏水性失效；另一方面，含氟物质虽可降低表面能，但是在高温、高湿或强紫外环境条件下，氟化改性表面易退化；另外，频繁使用含氟物质可能会威胁到人类健康和环境保护。因此，一种由润滑液体灌注的超滑多孔表面引起了研究者们的关注，这类表面在具有良好的疏液性质的同时，还具有一定的疏冰效果，进一步拓宽了功能表面的应用范围。但是在实际应用过程中，无法避免润滑液的耗损和污染，而这都会使表面的疏液和疏冰性质大打折扣。

对此，通过接枝的方法将柔性分子刷固定到表面上形成类液体润滑层能很好的避免润滑液污染与耗损问题。但是，表面接枝策略也存在许多不足。首先，接枝柔性分子刷(例如聚二甲基硅氧烷)过程繁琐且耗时长，或是需要催化剂以及需要耗费大量溶剂去除反应液中的各种残留物(未反应完的分子链等)。这些缺点从时间成本、金钱成本、环境成本等多个方面都很大程度上限制了这类策略的实际应用；其次，受限于表面接枝密度，不但直接影响改性表面的超疏液能力，其接枝分子稳定性也较低(因接枝密度不足易水解)。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层及其制备方法，通过化学气相沉积法将柔性硅氧烷分子刷接枝在基材表面，形成类液层，赋予材料优异的疏液能力，不易脱落，不易退化，有效解决了现有技术中制备方法繁琐、易脱落受损和性能持久性不足等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将清洗后的基底在常温下用氧气等离子体处理5-30min，得预处理基底；

(2)将步骤(1)所得预处理基底和含有氯端基的硅氧烷放入真空罐中，抽真空后常温放置2-24h，取出后乙醇淋洗，烘干，得通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层。

进一步，步骤(1)中，基底为玻璃、硅片或金属氧化物表面。

进一步，采用乙醇、丙酮和四氢呋喃中的一种或多种进行淋洗。

进一步，基底总面积为100-200cm²。

进一步，步骤(2)中，含有氯端基的硅氧烷和预处理基底的体积面积比为300:50-500μL/cm²。

进一步，步骤(2)中，含有氯端基的硅氧烷和预处理基底的体积面积比为300:150μL/cm²。

进一步，含有氯端基的硅氧烷为二氯二甲基硅烷。

上述的通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层的制备方法制得的通过气相沉积接枝聚合硅氧烷分子刷的超疏液涂层。