玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，它是采用激光刻蝕、等離子體刻蝕或氧化還原法，制備粗糙度為1.5?10微米的毛玻璃模版，將5?35%的聚四氟乙烯乳液，涂在毛玻璃模版毛化一面，干燥后，固化，在溫度降到10?50℃時揭下薄膜。通過使用微米級的毛玻璃模版，利用固化時聚四氟乙烯的薄膜表面產(chǎn)生的內(nèi)應力，獲得了納米級超疏水表面微結構的聚四氟乙烯薄膜，模版無磨損；解決了模版壓印技術中，壓印模版和聚合物薄膜之間粘接嚴重，模版重復使用率低的問題，可生產(chǎn)更大面積的納米級超疏水薄膜；且基底厚可達10微米，避免了氣相電化學反應，導致的金屬表面銹蝕，生產(chǎn)過程中只有干燥和固化，沒有任何排放，環(huán)保。
【專利說明】
玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬疏水材料技術領域，具體涉及玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法。
【背景技術】
[0002]超疏水表面是指靜態(tài)接觸角大于150度，滾動角小于10度的具有微米-納米級結構特殊表面。這種表面具有自潔防污的基本性能，是人造的荷葉表面?？梢詮V泛的用于電力、航洋、石油化工、航空、風電、太陽能光伏板等廣泛的領域。主要解決:(I)自潔功能，防止表面污漬和污染；(2)防腐蝕作用:由于其超疏水在其表面與水接觸面形成一層空氣隔膜，所以更高改善其防腐蝕性能。
[0003]目前雖然有一些涂層或者低表面能的薄膜，如聚四氟乙烯薄膜、聚氨酯薄膜等能夠具有一定的防污和自潔的功能，但其自潔和防污的功能非常有限。
[0004]超疏水表面雖然可以通過以下三種方式來實現(xiàn):I)表面結構構造(化學腐蝕、激光刻蝕或者模版壓印等)外加低表面能修飾，如專利:CN201210388555.9 ;2)涂料方法:直接利用傳統(tǒng)的噴涂設備將超疏水涂料噴涂或者涂覆在其工件表面，干燥和固化后形成超疏水表面如中國專利<吧01110278149.2;0吧01210286775.0<吧01210466649.3;還有美國的超級干商品和Neverwet商品；3)
【申請人】曾利用聚四氟乙烯乳液和鋅的水溶液及其氯化鈉的混合水溶液，涂覆在其工件表面，通過原位加熱和洗滌處理，獲得超疏水薄膜(中國發(fā)明專利:CN201410315176.6)。
[0005]超疏水表面的難點和關鍵是:大面積低成本的構造微米納米技術，提高超疏水表面的機械強度和化學耐用性(耐腐蝕性和耐水浸泡性能)，雖然一般的超疏水表面(不論是涂層型還是改性型)有一定的耐腐蝕性(防腐蝕性能)，但由于表面層的多孔性，很容易導致氣相電化學反應，導致金屬表面的銹蝕，所以其防腐蝕性能非常有限(參見文獻:Wang，Li,Jieyi Yang, Yan Zhu, Zhenhua Li，Tao Shengj Y.M.Huj and De-Quan Yang.〃AStudy of the Mechanical and Chemical Durability of Ultra-Ever DrySuperhydrophobic Coating on Low Carbon Steel SurfaceColloids and SurfacesA: Physicochemical and Engineering Aspects， 497(2016)17-27.)0
[0006]粗糙表面的壓印技術(楊得全等“一種利用熱噴涂模板法制備超疏水聚合物表面的方法”，CN 201210388555.9)，機械耐用性好，解決了氣相電化學反應，導致金屬表面銹蝕的問題。但是壓印模版和聚合物薄膜之間粘接嚴重，壓印模版的重復使用率較低;不能制造大面積單塊薄膜，操作也比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決粗糙表面的壓印超疏水聚合物薄膜，壓印模版和聚合物薄膜之間粘接嚴重，壓印模版易磨損，重復使用率低，單次生產(chǎn)面積小的問題，而提供一種玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法。
[0008]—種毛玻璃模版，它的粗糙度為1.5-10微米；
所述的粗糙度為:1.5-5微米；
它采用激光刻蝕、等離子體刻蝕或氧化還原法制備的；
所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液包括:15-35%的濃度為40-60%的硫酸、鹽酸或硝酸、5-15%氫氟酸、40-60%的濃度為5-10%乙醇、0.03-0.06%硝酸銨；上述各組份之和為100%；
所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液為10g五倍子酸、305ml乙醇胺、140ml水、1.38吡嗪、0.24111懷(:129;
(2)所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液包括:50g濃度為68%HN03、30g濃度為55%HF、30 g CH3 C00H、0.6gBr2;
玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，它包括:
1)將5-35%的聚四氟乙烯乳液，涂在粗糙度為1.5-10微米的毛玻璃模版毛化一面；
2)90-110°C干燥；
3)300-360°C 固化；
4)緩慢降溫后，在10-50°C的溫度下揭下聚四氟乙烯薄膜；
步驟I)所述的聚四氟乙烯乳液涂抹厚度為10-20微米。
[0009]步驟2)所述的干燥溫度為100°C，時間為30-100分鐘；
步驟如果)所述的固化時間為20-40分鐘。
[0010]本發(fā)明提供了玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，它是采用激光刻蝕、等離子體刻蝕或氧化還原法，制備粗糙度為1.5-10微米的毛玻璃模版，將5-35%的聚四氟乙烯乳液，涂在毛玻璃模版毛化一面，90-110 °C干燥30-100min后，放入300-360 °C固化20-40min，緩慢降溫后，在溫度降到10-50°C時揭下薄膜。通過使用微米級的毛玻璃模版，利用固化時聚四氟乙烯的薄膜表面產(chǎn)生的內(nèi)應力，獲得了納米級超疏水表面微結構的聚四氟乙烯薄膜，使薄膜表面微結構更加穩(wěn)定，模版無磨損;解決了模版壓印技術中，壓印模版和聚合物薄膜之間粘接嚴重，模版重復使用率低的問題，可生產(chǎn)更大面積的納米級超疏水薄膜;且基底厚可達10微米，貼在金屬表面時，避免了氣相電化學反應，導致的金屬表面銹蝕。生產(chǎn)過程中只有干燥和固化，沒有任何排放，環(huán)保。
【附圖說明】
[0011]圖1傳統(tǒng)方法制備超疏水表面的流程圖；
圖2玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的流程圖；
圖3為典型的毛玻璃模版表面電鏡照片；
圖4為玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜表面微結構和與水接觸情況電子顯鏡照片。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
1.毛玻璃模版的制備:(I)用氧化還原方法制作毛玻璃，采用15-35%濃度為40-60%的硫酸(或者鹽酸、硝酸)作為氧化劑、5-15%氫氟酸作為還原劑、40-60%的濃度為5-10%乙醇作為緩沖劑、0.03-0.06%硝酸銨為催化劑的混合液，室溫下(20-30°C )浸泡1-2個小時，(2)取出玻璃用水清洗表面殘余物;(3)干燥玻璃表面得到毛化的玻璃。
[0013]2.用10%的聚四氟乙烯乳液(浙江巨化)刷涂或者輥涂在玻璃板上毛化的一面；
3.將載有聚四氟乙烯乳液的毛玻璃在90-110°C下干燥30-100min;
4.將干燥的載有聚四氟乙烯膜的玻璃板放入300-3600C的烘箱中固化30min;
5.緩慢降溫至100°C，拿出固化的玻璃板；
6.在10-50°C的溫度下輕輕撥拉出聚四氟乙烯薄膜，獲得單面是超疏水的聚四氟乙烯薄膜，其靜態(tài)接觸角為157度，滾動角為4度；
7.玻璃模版可以重復使用多次。
[0014]實施例2
1.毛化玻璃模版制備:(I)配置氧化還原混合液體，包括:10g五倍子酸、305ml乙醇胺、140ml水、1.3g吡嗪、0.24mlFC129(2)將玻璃置于液體中，室溫下(20-30°C)浸泡1-2個小時，取出；(3)水洗清潔表面，(4)干燥其毛化的玻璃表面；
2.用25%的聚四氟乙烯乳液(浙江巨化)刷涂或者輥涂在玻璃板上毛化的一面；
3.將載有聚四氟乙烯乳液的毛玻璃在100°C下干燥60min;
4.將干燥的載有聚四氟乙烯膜的玻璃板放入3200C的烘箱中固化20min;
5.緩慢降溫至100°C，拿出固化的玻璃板；
6.在25°C的溫度下輕輕撥拉出聚四氟乙烯薄膜，獲得單面是超疏水的聚四氟乙烯薄膜，其表面的靜態(tài)接觸角為154度，滾動角為5度；
7.玻璃模版可以重復使用多次。
[0015]實施例3
1.制備毛化玻璃模版:(1)配置氧化還原混合液體，包括:50gHNO3 [68%]、30gHF[55%]、CH3 COOH 30 g、0.6gBr2; (2)將玻璃置于液體中，室溫下浸泡2小時，取出；(3)水洗清潔表面，(4)干燥其毛化的玻璃表面；
2.用35%的聚四氟乙烯乳液(浙江巨化)刷涂或者輥涂在玻璃板上毛化的一面；
3.將載有聚四氟乙烯乳液的毛玻璃在100°C下干燥30min;
4.將干燥的載有聚四氟乙烯膜的玻璃板放入3000C的烘箱中固化40min;
5.緩慢降溫至100°C，拿出固化的玻璃板；
6.在50°C的溫度下輕輕撥拉出聚四氟乙烯薄膜，獲得單面是超疏水的聚四氟乙烯薄膜，其表面靜態(tài)接觸角為163度，滾動角為6度；
7.玻璃模版可以重復使用多次。
【主權項】
1.一種毛玻璃模版，它的粗糙度為1.5-10微米。2.根據(jù)權利要求1所述的一種毛玻璃模版，其特征在于:所述的粗糙度為1.5-5微米。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種毛玻璃模版，其特征在于:它是采用激光刻蝕、等離子體刻蝕或氧化還原法制備的。4.根據(jù)權利要求3所述的一種毛玻璃模版，其特征在于:所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液為:15-35%的濃度為40-60%的硫酸、鹽酸或硝酸、5-15%氫氟酸、40-60%的濃度為5-10%乙醇、0.03-0.06%硝酸銨;上述各組份之和為100%。5.根據(jù)權利要求3所述的一種毛玻璃模版，其特征在于:所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液為10g五倍子酸、305ml乙醇胺、140ml水、1.3g吡嗪、0.24mlFC129。6.根據(jù)權利要求3所述的一種毛玻璃模版，其特征在于:所述的氧化還原法，采用的氧化還原混合液包括:50g濃度為68%HN03、30g濃度為55%HF、30 g CH3 C00H、0.6gBr2。7.玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，它包括: 1)將5-35%的聚四氟乙烯乳液，涂在粗糙度為1.5-10微米的毛玻璃模版毛化一面； 2)90-110°C干燥； 3)300-360 °C 固化； 4)緩慢降溫后，在10-50°C的溫度下揭下聚四氟乙烯薄膜。8.根據(jù)權利要求7所述的玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，其特征在于:步驟I)所述的聚四氟乙烯乳液涂抹厚度為10-20微米。9.根據(jù)權利要求8所述的玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，其特征在于:步驟2)所述的干燥溫度為100 0C，時間為30-100分鐘。10.根據(jù)權利要求8或9所述的玻璃模版法制備超疏水聚四氟乙烯薄膜的方法，其特征在于:步驟3)所述的固化時間為20-40分鐘。
【文檔編號】C08L27/18GK106009014SQ201610512031
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】楊得全
【申請人】楊得全