[发明专利]一种溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜，其特征在于，从下到上由PVDF层、交联PVA层、半固化PDMS层和无机纳米粒子/PDMS涂层热压形成；所述的交联PVA层由聚乙烯醇水溶液、乙二醛和盐酸混合物涂覆在PVDF薄膜表面，室温下交联反应形成；

所述的无机纳米粒子/PDMS涂层由无机纳米粒子分散液与聚二甲基硅氧烷分散液依次在聚偏氟乙烯多孔滤膜上进行真空抽滤、固化形成；

溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜在室温下水接触角为155-168°；薄膜在-5-150℃环境中放置或者经溶剂蒸汽处理72h后，其表面接触角保持在150°以上；薄膜在溶剂蒸汽中5-60s向超疏水面弯曲，实现曲率为0.5-0.8mm^-1的大幅度变形。

2.根据权利要求1所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜，其特征在于，薄膜的溶剂蒸汽驱动是由PVDF薄膜和交联PVA层在溶剂蒸汽中的显著溶胀差异引起；所述的溶剂蒸汽包括丙酮蒸汽、四氢呋喃蒸汽、N,N-二甲基甲酰胺蒸汽、吡啶蒸汽、二氯甲烷蒸汽和乙酸乙酯蒸汽中的任意一种或两种。

3.根据权利要求1或2所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将聚偏氟乙烯粉末加入有机溶剂A中，搅拌均匀，将溶液滴涂在氧气等离子体处理后的玻璃上，干燥；将聚乙烯醇粒子加入水中，搅拌后加入乙二醛和盐酸，混合均匀后涂覆在PVDF薄膜表面，室温下交联反应2-4h，形成交联PVA层；

2)将无机纳米粒子加入有机溶剂B中，超声分散形成分散液1，再将聚二甲基硅氧烷加入有机溶剂C中，室温搅拌成分散液2；依次将分散液1和分散液2在聚偏氟乙烯多孔滤膜上进行真空抽滤，将滤膜取出，固化，形成无机纳米粒子/PDMS涂层；

3)将聚二甲基硅氧烷刮涂在交联PVA层上，在60-80℃下加热形成半固化PDMS层；将滤膜上的无机纳米粒子/PDMS涂层用力压到半固化PDMS层上，在80-100℃下加热，揭下滤膜，再从玻璃上取下薄膜，制得溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜。

4.根据权利要求3所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于：所述的聚偏氟乙烯与有机溶剂A的质量体积比为0.05-0.08g/mL；所述的有机溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种的混合物。

5.根据权利要求3所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的聚乙烯醇与水的质量比为3:50-3:25g/mL，乙二醛与聚乙烯醇的质量比为3:100-3:50，盐酸与聚乙烯醇的质量比为1:100-1:50；步骤1)中所述的搅拌均匀是在50-100℃下搅拌1-4h；所述的搅拌后加入乙二醛和盐酸是在60-90℃下搅拌3-6h；步骤1)中所述的干燥是在30-50℃下干燥12h。

6.根据权利要求3所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的无机纳米粒子为二氧化硅、四氧化三铁、银纳米线、银颗粒、碳纳米管和炭黑中的任意一种；所述的超声分散的时间为0.5-2h；所述的室温搅拌成分散液2的搅拌时间为5-15min；所述的聚偏氟乙烯多孔滤膜的孔径0.22或0.45μm；所述的固化是在80-100℃下固化0.5-2h。

7.根据权利要求6所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于：所述的二氧化硅、四氧化三铁、银颗粒和炭黑粒径为30-300nm，银纳米线和碳纳米管直径为20-50nm。

8.根据权利要求3所述的溶剂蒸汽驱动型超疏水薄膜的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂B为甲苯、乙醇、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种；所述的有机溶剂C为甲苯、四氢呋喃和己烷中的任意一种；所述的聚二甲基硅氧烷为Sylgard 184和Sylgard 186中的任意一种。