[发明专利]一种柔性多孔超疏水薄膜及其制备方法

说明书

本发明提出了一种柔性多孔超疏水薄膜及其制备方法，用以解决现有柔性超疏水表面易于剥离的缺陷的技术问题，包括以下步骤：将高分子聚酯加入到极性溶剂中，搅拌溶解，制得悬浮液；将悬浮液进行乳化剪切，得到凝胶液；将凝胶液用滤纸进行抽滤，在滤纸上形成均匀的凝胶层，将凝胶层进行干燥，形成柔性超疏水薄膜。本发明制备的柔性超疏水薄膜材料实现表面微孔结构和低表面能共存的特点，一体化的结构更是有效避免了应变过程中的超疏水涂层的剥离或脱落。该方法制备过程简单，适用性强，柔性超疏水薄膜材料同时具有耐酸碱、耐紫外线、耐机械力的耐用性能。

技术领域

本发明属于超疏水材料的技术领域，尤其涉及一种柔性多孔超疏水薄膜及其制备方法。

背景技术

超疏水涂层是自然界常见的一种现象，如水滴在荷叶、水稻叶等植物表面的迅速滚落。超疏水现象是指固体表面水滴的静态接触角大于150°，滚动角小于10°的状态，超疏水材料具有自清洁、防腐蚀、防污防雾、抗冰防尘等重要特性，在建筑、汽车、管道运输、金属等行业的防污防腐中具有实际应用价值，在生产及生活中的众多领域具有广泛的应用前景(CN105440747A中国专利)。超疏水涂层一般是指具有粗糙度和低表面能的微结构，一般的涂层或者具有表面粗糙度，或者只有低表面能，再结合后续的工艺处理才能实现超疏水表面(DOI：10.1002/smll.201904248)。尤其是对于柔性超疏水薄膜材料来说，在应力作用下，微纳粗糙结构的涂层与基底的界面结合处容易出现应力集中而引起表面微观粗糙结构的剥离和脱落(DOI：10.1039/C2TA01073A、10.1021/acsami.7b08920)。低表面能的柔性材料再结合多孔结构能够满足构筑超疏水涂层的要求，并且超疏水涂层与柔性基底一体化的结构能够有效地避免界面间因刚性不匹配而造成的超疏水涂层剥离；另外溶剂/非溶剂相分离的方法能够应用于多种低表面能的柔性材料中构筑孔结构，并且易于操作。因此，利用材料自身的柔韧性、成膜性、疏水性再结合溶剂/非溶剂的方法在柔性薄膜材料表面构筑多孔微结构，奠定了柔性超疏水薄膜材料广泛应用的基础。

日常使用中的超疏水涂层在外界应力、紫外线、酸碱盐腐蚀等条件的考验下因遭受破坏而失去超疏水性能，因此稳定耐用的柔性超疏水表面成为工业界和学术界需要攻克的难题。其中研发耐用的柔性超疏水涂层材料来实现超疏水长期稳定性能是一种有效的方法，一体化的柔性超疏水薄膜材料能够实现多次弯折，扭转后超疏水表面的稳定性，弥补工业应用中超疏水表面粘合不牢的难题。

发明内容

针对现有柔性超疏水表面易于剥离的缺陷的技术问题，本发明提出一种柔性多孔超疏水薄膜及其制备方法，制备的柔性多孔薄膜材料兼具表面微孔结构和低表面能协同共存，实现柔性超疏水涂层的构筑，一体化的结构更是有效避免了形变过程中的超疏水表面剥离。该方法制备过程简单，适用性强，柔性超疏水薄膜材料同时具有耐酸碱、耐紫外线、耐机械力的耐用性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柔性多孔超疏水薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高分子聚合物加入到极性溶剂中，搅拌溶解，制得悬浮液；

(2)将步骤(1)制备的悬浮液进行乳化剪切，得到凝胶液；

(3)将步骤(2)制备的凝胶液用滤纸进行抽滤，滤纸上形成均匀的凝胶层，将凝胶层进行干燥，形成柔性超疏水薄膜。

优选的，所述步骤(1)中高分子聚合物为聚酯，聚酯为不同型号的热塑性弹性体。

优选的，所述步骤(1)中极性溶剂为四氢呋喃。

优选的，所述步骤(1)中搅拌温度为20～60℃，搅拌时间为2～4h。

优选的，所述步骤(2)中乳化剪切的速率为500～8000rpm，剪切时间为5～10min。

优选的，所述步骤(2)中凝胶液的浓度为0.5～4mg/mL，粘度为30000～50000mpa·s。