[发明专利]一种超疏水塑料薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水塑料薄膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将金相砂纸在硅油的石油醚溶液中浸渍后，取出晾干；(2)将塑料薄膜与金相砂纸叠合在一起，放入烘箱预热；(3)调整双辊开炼机的辊筒温度和辊筒间隙；(4)将预热后的塑料薄膜和金相砂纸，从烘箱中取出后，迅速垂直放入相向转动的双辊开炼机的辊筒间隙，自辊筒下方将剪切挤压后的产物取出；(5)被剪切挤压后的产物降至室温，将金相砂纸从塑料薄膜上剥离去除，获得超疏水薄膜。本发明采用价格低廉的模板，不需要低表面能组分进行后修饰，实现了快速制备大面积的超疏水薄膜，表面水接触角超过150°，滚动角小于10°，具有表面结构稳定性和自身柔性。

技术领域

本发明涉及一种超疏水塑料薄膜的制备方法，具体地说，涉及一种通过塑料薄膜与模板之间的剪切挤压而获得具有超疏水塑料薄膜的制备方法，属于功能型塑料薄膜的制备方法。

背景技术

超疏水表面是指与水的静态接触角大于150°，滚动角小于10°的表面，因其具有超疏水、自清洁、防冰雾、防尘等特点，因而有着广泛应用前景。目前制备超疏水表面的方法主要包括模板法、溶胶-凝胶法、相分离法、静电纺丝、电化学法以及水热法等。但是到目前为止，多数方法所采用的原料或设备比较昂贵，或者制备条件苛刻，费时费力，难以形成规模化的生产，限制了它们的广泛实际应用。采用简单、省时、省力的方法来制备出低成本、大面积的超疏水塑料薄膜，就成为超疏水高分子材料研究及应用的关键。但是到目前为止，在国内外尚未见此类研究报道。

发明内容

本发明针对目前尚没有简单、省时、省力的方法来制备出低成本、大面积的超疏水塑料薄膜的现状，提供了一种采用金相砂纸为模板、采用塑料薄膜为原料、采用双辊开炼机的辊筒之间的剪切和挤压作用为成型驱动力，制备大面积超疏水塑料薄膜的方法。

本发明采用在硅油的石油醚溶液浸渍后的金相砂纸为模板，便于塑料薄膜与金相砂纸受到剪切挤压作用之后，可以顺利地从塑料薄膜表面剥离去除金相砂纸模板，提高了剥离效果，也提高了金相砂纸模板的使用寿命；采用聚乙烯、聚丙烯作为塑料薄膜的原料，是因为这两种材质本身属于非极性的通用塑料，而且在预热之后，在外力作用下，容易发生塑性形变；将双辊开炼机的两个辊筒温度调至与烘箱中相同的预热温度，是为了避免在辊筒间隙的剪切和挤压过程中，由于塑料薄膜的降温，导致表面难以发生塑性形变，难以形成超疏水表面所需要的必要的粗糙表面；将两个辊筒之间的间隙调至比金相砂纸和塑料薄膜叠合在一起的总厚度小一些，是为了使其在通过辊筒间隙的时候，利用两个辊筒之间的转速比产生的剪切作用及挤压作用，驱动预热后塑料薄膜表层的物料渗入金相砂纸表面磨粒之间的间隙；将剪切挤压后的塑料薄膜和金相砂纸降至室温，再将金相砂纸从塑料薄膜表面剥离去除，可以避免在金相砂纸的剥离过程中，塑料薄膜发生大的塑性形变，而且去除金相砂纸模板之后的塑料薄膜表面平整。

需要指出的是，在目前通过模板法制备超疏水塑料的过程中，通常都是模板和塑料叠合在一起，预热之后进行压制复型；本发明虽然也采用了模板，但是在模板与基体塑料的复型过程中，存在两种驱动力，其一就是由于辊筒之间的转速比产生的强大剪切作用，其二是由于辊筒间隙略小于金相砂纸模板和塑料薄膜的总厚度而形成的挤压作用，这两种作用将使得塑料薄膜的表面物质更容易快速地充分地渗入到金相砂纸模板表面的间隙；较普通的模压法相比，成型速度快，成型效率高，仅仅利用金相砂纸和塑料薄膜的叠合物快速通过双辊开炼机辊筒间隙的短暂时间，就完成了模压复型过程；极大地提高了生产效率，而且有望实现连续的生产。

选用金相砂纸作为模板，将预热后的塑料薄膜的表面与模板在辊筒之间的剪切和挤压作用下紧密结合在一起，可以快速在其表面构建微纳米粗糙结构。在金相砂纸模板和塑料薄膜基体的剥离过程中，塑料薄膜的表面不仅可以复制金相砂纸模板表面的粗糙结构，更重要的是，在剥离过程中，渗入金相砂纸磨粒缝隙的塑料在剥离作用下，会发生显著的塑性形变，并在塑料薄膜的表现形成纤维状的韧性撕裂带，从而形成更为复杂的表面粗糙结构，极大地提高了塑料薄膜表面的超疏水性；该表面不需要任何低表面能(含氟材料或硅烷)组分的后期修饰，即可获得超疏水表面。