PTFE微纳米颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法.pdf

清洁方法：先用报纸或旧布擦拭表面，去除大颗粒灰尘和污渍。 #生活知识# #生活技能# #清洁保养技巧# #玻璃清洗#

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910247889.6 (22)申请日 2019.03.29 (71)申请人 湖北理工学院 地址 435000 湖北省黄石市桂林北路16号 湖北理工学院 (72)发明人 马福民程雅倩冯安波李文 陈跃冯伟阮敏于占龙 廖庆玲 (74)专利代理机构 黄石市三益专利商标事务所 42109 代理人 滕金叶 (51)Int.Cl. C09D 127/18(2006.01) C09D 163/00(2006.01) C09D 4/06(2006.01) C09D 4/04(2006.01

2、) C09D 5/16(2006.01) (54)发明名称 一种PTFE微纳米颗粒法快速制备超疏水自 清洁表面材料的方法 (57)摘要 本发明涉及一种PTFE微纳颗粒法快速制备 超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括以下步 骤：（1） 将基体材料依次放入丙酮、 无水乙醇和去 离子水中超声清洗5-10min， 烘干；（2） 在干燥后 的基体材料表面涂覆一层胶黏剂；（3） 将PTFE微 纳颗粒分散于基体材料表面， 用压紧片压实， 然 后用高压气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即可制 得性能稳定的超疏水自清洁表面材料； 将制得的 超疏水表面材料置于不同温度下测试其稳定性， 将表面用炭黑或其他灰尘污染

3、后测试其自清洁 性能， 结果性能稳定， 具有很好的自清洁效果； 本 发明制备方法简单快速， 成本低、 环境友好， 所制 得的超疏水表面材料性能稳定， 具有很好的自清 洁效果， 适合工业化生产应用。 权利要求书1页 说明书9页 附图3页 CN 109943163 A 2019.06.28 CN 109943163 A 1.一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 其特征在于依次包括 如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 将基体材料按设计要求切割成所需大小， 依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的 容器中分别超声清洗5-10min， 除去基体材料表面的粉尘、 油污、 铁锈等

4、杂质， 然后放入恒温 鼓风干燥箱中， 在30-100下烘干， 备用； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的基体材料进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待基体材料烘干后冷却至室温 时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.1-0.5mm， 备用； （3） 基体材料表面的PTFE微纳颗粒法超疏水处理 在基体材料表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶黏 剂涂覆完毕后， 将PTFE微纳颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗 粒层的厚度为0.01-0.5mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予2-3MPa压力

5、保持 0.1-1.0h， 取下压紧片， 用高压气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即在基体材料表面均匀粘附 了一层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面材料。 2.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所制得的具有超疏水自清洁效应的表面材料的接触角为150-167 ， 它具有 超疏水性和自清洁性， 使用性能稳定。 3.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述基体材料为无机系材料或有机系材料， 无机系材料包括钢铁材料或有 色金属材料或非金属无机材料中的任意一种；

6、有机系材料包括热塑性树脂或热固性树脂中 的任意一种。 4.根据权利要求3所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述基体材料为玻璃、 金属、 陶瓷等无机系材料中的任意一种。 5.根据权利要求3所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述基体材料为聚乙烯、 聚丙烯、 聚氨酯等有机系材料中的任意一种。 6.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为20-40kHz， 超声功率为0.3-0.5W。 7.根据权利要求1所述的一

7、种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述步骤 （2） 中使用的胶黏剂为环氧树脂胶、 502胶、 503胶、 AB胶、 氰基丙烯 酸酯中的任意一种， 使用时根据基体材料进行选择。 8.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述PTFE微纳米颗粒的粒度为10nm-500 m， PTFE微纳米颗粒可以选用纯纳 米级、 纯微米级或微米纳米混合颗粒。 9.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒可使用喷洒或静电粉末喷涂

8、设备等。 10.根据权利要求1所述的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方 法， 其特征在于： 所述高压气流为高压氮气流、 高压空气流、 高压氧气流、 高压氦气流中的任 意一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109943163 A 2 一种PTFE微纳米颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的 方法 技术领域 0001 本发明属于超疏水自清洁表面材料领域， 具体涉及一种PTFE微纳颗粒法快速制备 超疏水自清洁表面材料的方法。 背景技术 0002 润湿性是固体材料表面最重要的特征性能之一， 它是指液体滴落在固体表面上 时， 液体在固体表面的润湿性的高低， 这一性能一般通过液滴滴

9、落在清洁平滑的固体表面 上接触角的大小来衡量， 所以这其中接触角与滚动角的测量是固体表面润湿性能的重要参 数。 超疏水表面材料一般是指水滴落在固体材料表面上的接触角大于等于150 ， 并且有非 常小的流动阻力。 这类材料具有特殊的不亲水、 自清洁性能， 具有防尘、 抗氧化、 减阻、 防冰 等许多特征性能， 在众多应用领域都引起了科学家和工程师的开发兴趣， 包括自清洁涂层， 不可渗透的纺织品， 微流体， 实验室芯片设备和生物技术、 流体减阻设备、 防覆冰材料等方 面， 在日常生活和各种工业领域都有着很广泛的应用。 0003 对于超疏水固体表面的研究探索早在20世纪90年代， 德国波恩大学的科学家

10、 Barthlott等人 （Barthlott W ,Neinhuis C. Planta ,1997 ,202:1-8； Neinhuis C , Barthlott W. Annals of Botany,1997,79:667-677） 通过观察荷叶表面的细微结构， 发现 荷叶等植物的叶面具有很多微米级的乳突， 其上有纳米级的蜡状物结构， 这种微纳米级的 分级结构的表面可以大幅提高水滴与荷叶表面的接触角， 从而导致了水滴很容易在荷叶上 滚动。 水滴在超疏水固体表面上滚落的过程中会带走荷叶表面的灰尘等杂物， 从而使荷叶 具有自清洁的功能。 中科院的江雷研究员等人 （Tian, D. L.,

11、 Song, Y. L., Jiang, L. Chemical Society Reviews 2013, 42 : 5184-5209） 在研究中发现， 叶面微茸毛中的乳突 状结构具有纳米结构， 同时他也揭示了 “荷叶效应” 原因， 正是由于这种纳米与微米相互结 合的分级微纳结构使生物体表面具有超疏水防污染自清洁的功能。 这一结果阐述了 “荷叶 效应” 的机理， 从而为开发研究制备出仿荷叶表面的材料提供了新思路和途径。 0004 超疏水性固体材料表面具有较大的接触角和较小的滚动角是其主要的特征， 根据 以上研究， 表面的结构和表面的具体物质会影响到润湿性能。 从上面两点出发， 当前研究制

12、备超疏水性固体材料表面主要用两种方法： 第一是在疏水性材料的表面制备出合适的微纳 米结构， 可以通过化学刻蚀、 电化学沉积、 溶胶凝胶法、 化学气相沉积、 模板法、 光刻、 相分 离与自组装法、 化学沉积与纳米二氧化硅法等方法制备这样的结构； 第二则是修饰具有合 适粗糙度的固体材料表面使其具有低的表面能， 而装饰物一般为化学药剂且多为氟化物。 为了获得高接触角， 许多超疏水表面都用含氟表面活性剂加工。 虽然通过使用含氟表面活 性剂进行表面改性可以获得非常高的接触角， 这些化学品的成本通常很高。 降低成本， 简化 制造工艺， 提高最终产品的耐久性， 以及使用无毒材料是大规模制造超疏水表面需要解决

13、 的一些障碍。 0005 通过以上原理， 制备超疏水自清洁材料不仅需要接触角高于150 ， 而且要具有较 说明书 1/9 页 3 CN 109943163 A 3 低的接触角滞后， 以便液滴很容易滚落。 为了提高这方面的性能， 很多研究工作者都通过微 结构制备和表面处理的方法制造出了具有自清洁特性的超疏水表面。 Xiu及其同事的工作 中 （Xiu, Y. H.; Hess, D. W.; Wong, C. P. J. Adhes. Sci.Technol. 2008, 22： 1907） ， 用四乙氧基硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷作为前体， 用溶胶-凝胶法制备无机超疏 水， 低表面能二氧化硅涂层

14、。 获得了172 的接触角。 Liu及其研究组人员在锌表面制得了超 疏水自清洁表面 （Liu H ., Szunerits S ., Xu W ., et al . ACS Appl . Mater . Interfaces, 2009, 6:1150-1153） ， 他们将锌片在室温下浸泡在1H,1H,2H,2H-全氟辛基硅 烷的甲醇溶液中， 5天之后取出在130下进行加热1小时左右， 进行干燥， 制得了超疏水锌 片， 具有自清洁性能。 Nimittrakoolchai和其同事 （Nimittrakoolchai , O . U .; Supothina, S. J.Eur. Ceram.

15、Soc. 2008, 28, 947. ） 通过酸蚀刻增强表面粗糙度， 然后 用SiO2纳米颗粒和半氟化硅烷进行表面改性， 制备超疏水表面， 并测量了涂层的自清洁行 为。 0006 目前报道的制备超疏水材料表面的方法， 大多存在化学试剂材料价格昂贵(如使 用的三氟丙基三甲氧基硅烷， 1H,1H,2H,2H-全氟辛基硅烷等氟硅烷)， 且耗时较长； 还有的 通过化学反应等方法制备微纳分级结构， 使用氢氟酸、 硝酸、 各种有机溶剂等进行反应， 有 一定的毒性、 危险性， 对环境也有一定程度的污染， 不利于工业生产。 另外就是稳定性问题， 通过化学反应等方法制备的超疏水表面往往表面机械性能较差、 持久

16、性差， 使这种表面在 许多场合的应用受到限制， 表面的微结构受冲击、 摩擦等机械作用或因加工受机械作用容 易遭到破坏， 导致超琉水性自清洁性的丧失。 0007 因此， 开发一种简单可行， 制备快速， 成本低廉且环境友好， 适合工业生产及广泛 应用的制备超疏水自清洁表面材料的方法， 且制备好的表面最好具有较高的稳定性， 或者 在损伤后很容易修复回超疏水的状态， 在超疏水表面材料的工业化生产及广泛应用方面都 是具有十分重要的意义的。 发明内容 0008 本发明的目的就是针对现有的制备超疏水表面材料的方法普遍存在制备过程复 杂、 耗时较长、 原料价格昂贵、 具有毒性、 机械性能和稳定性能不好， 容易

17、导致表面结构被破 坏或失去超疏水性等缺点， 不利于工业化推广的问题， 而提供一种PTFE微纳颗粒法快速制 备超疏水自清洁表面材料的方法。 0009 本发明的一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括 如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 将基体材料按设计要求切割成所需大小， 依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的 容器中分别超声清洗5-10min， 除去基体材料表面的粉尘、 油污、 铁锈等杂质， 然后放入恒温 鼓风干燥箱中， 在30-100下烘干， 备用；（若基体材料表面杂质不容易清洗时， 可使用砂纸 进行打磨或化学方法处理， 去除基体材料表面杂质后再进行超声清

18、洗） ； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的基体材料进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待基体材料烘干后冷却至室温 时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.1-0.5mm， 备用； 说明书 2/9 页 4 CN 109943163 A 4 （3） 基体材料表面的PTFE微纳颗粒法超疏水处理 在基体材料表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶黏 剂涂覆完毕后， 将PTFE微纳颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗 粒层的厚度为0.01-0.5mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片 （实验室操作可采用盖 玻

19、片） ， 给予2-3MPa压力,保持0.1-1.0h， 取下压紧片， 用高压气流吹走多余的PTFE微纳颗 粒， 即在基体材料表面均匀粘附了一层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏 水表面材料。 0010 本发明制得的具有超疏水自清洁效应的表面材料的接触角为150-167 ， 它具有超 疏水性和自清洁性， 使用性能稳定。 0011 所述基体材料为无机系材料或有机系材料， 无机系材料包括钢铁材料或有色金属 材料或非金属无机材料中的任意一种； 有机系材料包括热塑性树脂或热固性树脂中的任意 一种。 0012 本发明中所述基体材料为玻璃、 金属、 陶瓷等无机系材料中的任意一种。 0013

20、本发明中所述基体材料为聚乙烯、 聚丙烯、 聚氨酯等有机系材料中的任意一种。 0014 本发明方法对所需要加工的基体材料的厚度、 尺寸、 外形等均没有限制， 可以针对 不同厚度、 尺寸、 外形的各类基体材料 （不局限于上述所列举的材料） 进行表面改性处理和 加工， 制得超疏水表面材料。 0015 本发明中对基体材料进行清洁处理时， 不仅限于使用丙酮、 无水乙醇、 去离子水这 几种溶剂， 也可以使用其他有机溶剂、 水或者两者结合的方式， 必要时还可以先对基体材料 采用酸、 碱等试剂进行处理或砂纸等打磨材料进行预处理， 然后再采用丙酮、 无水乙醇、 去 离子水等溶剂进行超声清洗。 0016 本发明步

21、骤 （1） 中超声清洗的超声频率为20-40kHz， 超声功率为0.3-0.5W。 当然采 用其他超声频率和超声功率也是可行的， 只要能满足清洁要求即可。 0017 本发明中所述步骤 （2） 中使用的胶黏剂为环氧树脂胶、 502胶、 503胶、 AB胶、 氰基丙 烯酸酯中的任意一种， 使用时根据基体材料进行选择， 当然本发明中还可以采用其他胶黏 剂 （如聚乙烯醇缩甲醛、 苯乙烯高分子溶液等） ， 只要能满足PTFE微纳颗粒和基体材料之间 的牢固粘结即可。 胶黏剂涂刷的方式可以采用涂覆、 旋涂、 浸泡等不同方式进行。 0018 本发明中所述PTFE微纳米颗粒的粒度为10nm-500 m， PTF

22、E微纳米颗粒可以单纯采 用纯纳米级颗粒 （10nm-1000nm） 、 纯微米级颗粒 （1 m-500 m） ， 或微米纳米混合颗粒 （10nm- 500 m） 。 还可以通过使用不同的微纳颗粒粒度， 如采用固定粒度 （PEFE的微纳颗粒粒度为 50nm,100nm， 150nm， 200nm， 300nm， 10 m， 100 m， 300 m， 500 m等） 或不同粒度按一定比例混 合 （如50nm的颗粒和300nm的颗粒按2:3的质量比混合等） 的微纳颗粒， 得到不同的表面分级 结构， 从而得到具有不同接触角的超疏水表面材料， 最终实现对接触角润湿性调控的目的。 本发明中的PTFE微纳

23、颗粒， 还可以扩展到其他材质的微纳颗粒 （如疏水性纳米二氧化硅、 硬 脂酸镁等） ， 只要能够得到超疏水自清洁表面材料即可。 0019 所述步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒可使用喷洒或静电粉末喷涂设备等。 0020 所述高压气流为高压氮气流、 高压空气流、 高压氧气流、 高压氦气流中的任意一 种。 0021 本发明的原理是： 通过对基体材料表面进行简单的化学或物理清洗过程， 对基体 说明书 3/9 页 5 CN 109943163 A 5 材料表面进行改性， 获得具有多活性中心及高清洁度的基体表面， 立即在材料表面涂刷胶 黏剂作为偶联剂， 然后采用PTFE微纳颗粒分散在基体材料表面， 形成

24、一层微纳米粗糙结构， 所形成的微纳米粗糙结构由微米级的突起和纳米级的分级结构构成， 通过本发明方法无需 进一步进行低表面能氟硅烷等化学试剂修饰处理， 即可得到具有良好的耐酸碱、 耐候、 易修 复的超疏水表面材料， 且稳定性能良好， 所制得的超疏水表面材料接触角大于150 ， 滚动角 小于10 。 0022 本发明方法的具有以下优点： （1） 本发明采用简易常见的材料快速制备超疏水表面， 处理过程简单， 容易操作， 耗时 很少， 除清洗及PTFE颗粒外不需用其他化学药品， 不需要一般化学或物理制备过程中常用 的低表面能化学修饰剂的修饰， 省去了常用的化学反应、 氟硅烷处理等步骤， 从而可以有效

25、避免化学试剂对人体的伤害， 对环境的危害。 0023 （2） 本发明既可以基于玻璃、 陶瓷、 金属等无机系基材进行快速加工， 也可以针对 聚乙烯、 聚丙烯、 聚氨酯等有机系基材进行加工， 通过胶黏剂和PTFE颗粒粒度参数调节可以 实现表面微纳分级结构的控制制备， 结果可见得到的改性表面较原来的基体材料有了很大 的提高， 最好得到的表面处理的材料的接触角均超过150 ， 其中微米、 纳米颗粒配比的情况 下如使用粒度10 m和200nm的组合颗粒， 最终得到的超疏水表面的接触角可达167 。 0024 （3） 本发明可在各种无机、 有机材料表面进行快速表面处理， 对于典型的PTFE微纳 颗粒， 可

26、以通过改变使用不同的微纳颗粒粒度， 如使用PTFE的微纳颗粒粒度为 50nm， 100nm， 150nm， 200nm， 300nm， 500nm， 10 m， 100 m， 300 m等不同的大小参数， 或者改变其组 合， 可以获得不同的表面分级结构， 从而得到具有不同接触角的超疏水表面材料， 最终实现 对接触角润湿性的调控。 0025 本发明制备方法简单快速， 成本低、 环境友好， 所制得的超疏水表面材料置于不同 温度下测试其稳定性， 或用炭黑或其他灰尘污染后测试其自清洁性能， 结果表明其性能稳 定， 具有很好的自清洁效果； 本发明方法适合工业化生产应用。 附图说明 0026 图1是本发明

27、实施例1制得的超疏水表面材料的扫描电镜结构图 （16KV,放大倍数 200倍） ； 图2是本发明实施例1制得的超疏水表面材料的扫描电镜结构图 （26KV， 放大倍数8000 倍） ； 图3是采用本发明实施例1制得的超疏水表面材料进行自清洁试验的效果图； 图4是本发明实施例1制得的超疏水表面材料进行不沾水及全反射性能试验的效果图； 图5是本发明实施例2制得的超疏水表面材料上表面水滴的超疏水滚动行为动态图。 具体实施方式 0027 实施例1 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为1mm的玻璃基材， 将玻璃基材加工成25

28、mm*76mm的玻璃基材样品， 同时加工4 说明书 4/9 页 6 CN 109943163 A 6 份， 将加工好的4份玻璃基材依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别超声清 洗10min， 除去玻璃基材表面的粉尘、 油污等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥箱中， 在60 下烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为30kHz， 超声功率为0.5W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的玻璃基材进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待玻璃基材烘干后冷却至室温 时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.2-0.3mm， 备用； 本实施例中是采

29、用环氧树脂胶作为胶黏剂， 本实施例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向进行涂刷 的； （3） 基体材料表面的PTFE微纳颗粒法超疏水处理 在玻璃基材表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶黏 剂涂覆完毕后， 选取粒度为200nm的PTFE颗粒和粒度为10 m的PTFE颗粒， 按质量比为5:1的 比例混合均匀， 将混合好的PTFE微纳颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.2-0.3mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予2.5MPa 压力保持0.5h， 取下压紧片， 用高压氮气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即在基

30、体材料表面均 匀粘附了一层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面材料。 经过对制得 的超疏水表面材料进行表征， 所检测表面接触角均达165 。 0028 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用静电粉末喷涂设备进行分散操作的。 0029 对实施例1制得的具有超疏水表面材料进行表面微纳结构和性能表征， 图1和图2 展示了使用扫描电子显微镜进行表面结构表征的结构图像， 从图1 （16KV,放大200倍） 可以 看出， 制得的超疏水表面形成了由微纳结构组成的粗糙表面， 从图2 （16KV， 放大8000倍） 可 以看出， 制得的超疏水表面可见纳米粒子结构， 排列较为紧密均匀， 结

31、果表明该表面形成了 微纳粗糙结构。 0030 进一步对其自清洁效果进行性能测试表征， 如图3所示， 采用炭黑颗粒分散在本实 施例制得的超疏水自清洁表面材料的上表面， 再用水进行冲洗， 发现炭黑颗粒在水滴的滚 动下很快被带走， 材料表面又恢复初始干净的状态。 0031 图4展示了本实施例制得的超疏水表面材料的不沾水及全反射性能试验过程， 从 图中可以清楚的反应出本实施例制得的超疏水表面材料具有不沾水和全反射性能。 0032 上述图1-图4的显微结构表征及试验结果均说明本实施例制得的超疏水表面材料 较原始玻璃样品基材的疏水性大大增强， 成为超疏水自清洁表面。 0033 实施例2 一种PTFE微纳颗

32、粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为1.2mm的玻璃基材， 将玻璃基材加工成30mm*80mm的玻璃基材样品， 将加工好 的玻璃基材依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别超声清洗5min， 除去玻 璃基材表面的粉尘、 油污等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥箱中， 在80下烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为20kHz， 超声功率为0.5W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的玻璃基材进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待玻璃基材烘干后冷却至室温 时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表

33、面， 涂覆厚度为0.3-0.4mm， 备用； 本实施例中是采 说明书 5/9 页 7 CN 109943163 A 7 用环氧树脂胶作为胶黏剂， 本实施例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向进行涂刷 的； （3） PTFE纳米颗粒表面超疏水处理 在玻璃基材表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶黏 剂涂覆完毕后， 选取粒度为100nm的PTFE颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.3-0.4mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上盖玻片， 给予3MPa压 力保持0.5h， 取下盖玻片， 用高压空气流吹走多余的PTFE微纳颗粒，

34、 即在基体材料表面均匀 粘附了一层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面材料。 经过对制得的 超疏水表面材料进行表征， 其接触角为159 。 0034 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用喷洒设备进行分散操作的。 采用本实施例制得的超疏水表面材料， 做液滴滚动试验， 观察到液滴在该表面上可以 像在荷叶表面一样自由滚动， 如图5展示的动态图所示， 说明本实施例制得的超疏水表面材 料较原始玻璃样品基材的疏水性大大增强， 成为超疏水自清洁表面。 0035 实施例3 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取

35、厚度为2mm的陶瓷基材， 将陶瓷基材加工成20mm*20mm的陶瓷基材样品， 将其依次放 入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别超声清洗10min， 除去陶瓷基材表面的有机 物、 无机物等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥箱中， 在100下烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为40KHz， 超声功率为0.4W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的陶瓷基材进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待陶瓷基材烘干后冷却至室温 时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.1-0.2mm， 备用； 本实施例中是采 用AB胶作为胶黏剂， 在涂覆前先将AB胶按

36、1:1的比例配好置于干净干燥的玻璃烧杯中， 用磁 力搅拌器搅拌均匀， 即用即配即可； 本实施例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向进 行涂刷的； （3） 基体材料表面的PTFE微纳颗粒法超疏水处理 在陶瓷基材表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶黏 剂涂覆完毕后， 选取粒度为100nm的PTFE颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.01-0.1mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予2MPa 压力保持0.5h， 取下压紧片， 用高压空气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即在基体材料表面均 匀粘附了一层PTFE微纳

37、颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面材料。 经过对制得 的超疏水表面材料进行表征， 其接触角达160 。 0036 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用喷洒设备进行分散操作的。 0037 实施例4 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为1mm的金属锌基材， 将金属锌基材加工成20mm*20mm的金属锌基材样品， 先用 砂纸对其表面进行打磨， 然后将其依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别 说明书 6/9 页 8 CN 109943163 A 8 超声清洗10min， 除去金属锌基材表面的有

38、机物、 无机物等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风 干燥箱中， 在100下烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为20kHz， 超声功率为 0.3W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的金属锌基材进行烘干的同时， 准备氰基丙烯酸酯胶黏剂， 待金属锌基材烘 干后冷却至室温时， 将胶黏剂置于洁净干燥的玻璃烧杯中， 然后立即将胶黏剂均匀涂覆在 基体材料表面 （或不放置在烧杯中直接涂覆） ， 涂覆厚度为0.2-0.3mm， 备用； 本实施例中胶 黏剂涂刷是采用毛刷顺着一个方向进行涂刷的； （3） PTFE微纳米级颗粒表面超疏水处理 取步骤 （2） 中处理好的金属锌基材置于

39、平整的试验台面上， 选取粒度为100nm的PTFE颗 粒和粒度为100 m的PTFE颗粒， 按质量比为1:1的比例混合均匀， 将混合好的PTFE微纳颗粒 在金属锌基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.3-0.4mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予3MPa压力保持1h， 取下压紧片， 用高压氦气流 吹走多余的PTFE纳米颗粒， 在材料表面形成均匀粘附的一层PTFE纳米颗粒， 完成表面处理， 得到具有超疏水自清洁效应的材料表面， 经过对制得的超疏水表面材料进行表征， 其接触 角达到156 。 0038 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用喷洒

40、设备进行分散操作的。 0039 实施例5 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为1mm的金属铜基材， 将金属铜基材加工成30mm*30mm的金属铜基材样品， 先用 砂纸对其表面进行打磨 （必要时采用稀盐酸进行进一步化学处理， 以除去其表面的氧化物 和酸溶性杂质污染物） ， 然后将其依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别超 声清洗8min， 除去金属铜基材表面的有机物、 无机物等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥 箱中， 在90下烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为30kHz， 超声功

41、率为0.5W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的金属铜基材进行烘干的同时， 准备502胶作为胶黏剂， 待金属铜基材烘干 后冷却至室温时， 将502胶均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.4-0.5mm， 备用； 本实施 例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向进行涂刷的； （3） PTFE纳米级颗粒表面超疏水处理 取步骤 （2） 中处理好的金属铜基材置于平整的试验台面上， 选取粒度为300nm的PTFE颗 粒在金属铜基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.4- 0.5mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予2.5MPa压力保持0.

42、8h， 取下压紧片， 用 高压空气流吹走多余的PTFE纳米颗粒， 在材料表面形成均匀粘附的一层PTFE纳米颗粒， 完 成表面处理， 得到具有超疏水自清洁效应的材料表面， 经过对制得的超疏水表面材料进行 表征， 其接触角达到158 。 0040 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用喷洒设备进行分散操作的。 0041 实施例6 本实施例的具体方案同实施例4， 只是在步骤 （3） 中是采用粒度为500nm的PTFE颗粒进 说明书 7/9 页 9 CN 109943163 A 9 行表面处理的， 本实施例制得的超疏水表面材料的接触角为160 。 0042 实施例7 本实施例的具体方案同实施例3，

43、 只是在步骤 （3） 中是采用粒度为500 m的PTFE颗粒进 行表面处理的， 本实施例制得的超疏水表面材料的接触角为151 。 0043 实施例8 本实施例的具体方案同实施例3， 只是在步骤 （3） 中是采用粒度为300 m和100nm的PTFE 颗粒按质量比为3:2的比例混合均匀后进行表面处理的， 本实施例制得的超疏水表面材料 的接触角为165 。 0044 实施例9 本实施例的具体方案同实施例2， 只是在步骤 （3） 中是采用粒度为10nm和200 m的PTFE 颗粒按质量比为5:2的比例混合均匀后进行表面处理的， 本实施例制得的超疏水表面材料 的接触角为167 。 0045 实施例10

44、 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为2mm的聚丙烯基材， 将聚丙烯基材加工成30mm*80mm的样品大小， 将加工好的 样品依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去离子水的容器中分别超声清洗5min， 除去聚丙烯基 材表面的粉尘、 油污等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥箱中， 在50下真空烘干， 备用； 所述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为30KHz， 超声功率为0.5W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的聚丙烯基材进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待聚丙烯基材烘干后冷却至室 温时， 立即将胶黏

45、剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.3-0.4mm， 备用； 本实施例中是 采用环氧树脂胶作为胶黏剂， 本实施例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向进行涂刷 的； （3） PTFE纳米颗粒表面超疏水处理 在聚丙烯基材表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶 黏剂涂覆完毕后， 选取粒度为100nm的PTFE颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一 层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.3-0.4mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予 3MPa压力保持0.6h， 取下压紧片， 用高压空气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即在基体材料表 面均匀粘附了一

46、层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面材料。 经过对 制得的超疏水表面材料进行表征， 其接触角为159 。 0046 采用本实施例制得的超疏水表面材料， 做液滴滚动试验， 观察到液滴在该表面上 可以像在荷叶表面一样自由滚动， 说明本实施例制得的超疏水表面材料较原始聚丙烯样品 基材的疏水性大大增强， 成为超疏水自清洁表面。 0047 实施例11 一种PTFE微纳颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法， 依次包括如下步骤： （1） 基体材料表面的预处理 取厚度为5mm的聚氨酯基材， 将聚氨酯基材加工成20mm*20mm的聚氨酯基材样品， 将其 依次放入盛有丙酮、 无水乙醇和去

47、离子水的容器中分别超声清洗10min， 除去聚氨酯基材表 说明书 8/9 页 10 CN 109943163 A 10 面的有机物、 无机物等杂质， 清洗干净后放入恒温鼓风干燥箱中， 在100下烘干， 备用； 所 述步骤 （1） 中超声清洗的超声频率为40KHz， 超声功率为0.5W； （2） 基体材料表面的胶黏剂处理 在步骤 （1） 的聚氨酯基材进行烘干的同时， 准备胶黏剂， 待聚氨酯基材烘干后冷却至室 温时， 立即将胶黏剂均匀涂覆在基体材料表面， 涂覆厚度为0.2-0.3mm， 备用； 本实施例中是 采用AB胶作为胶黏剂， 在涂覆前先将AB胶按1:1的比例配好置于干净干燥的玻璃烧杯中， 用

48、 磁力搅拌器搅拌均匀， 即用即配即可； 本实施例中胶黏剂涂刷是是采用毛刷顺着一个方向 进行涂刷的； （3） 基体材料表面的PTFE微纳颗粒法超疏水处理 在聚氨酯基材表面进行胶黏剂处理的同时， 准备PTFE微纳米颗粒， 待基体材料表面胶 黏剂涂覆完毕后， 选取粒度为100nm的PTFE颗粒在基体材料表面的胶黏剂层上均匀分散一 层， PTFE微纳颗粒层的厚度为0.2-0.3mm， 然后在PTFE微纳颗粒层表面压上压紧片， 给予 2MPa压力保持0.5h， 取下压紧片， 用高压空气流吹走多余的PTFE微纳颗粒， 即在基体材料表 面均匀粘附了一层PTFE微纳颗粒， 得到具有超疏水自清洁效应的超疏水表面

49、材料。 经过对 制得的超疏水表面材料进行表征， 其接触角达158.8 。 0048 步骤 （3） 中分散PTFE微纳颗粒是采用喷洒设备进行分散操作的。 0049 采用本实施例制得的超疏水表面材料， 做液滴滚动试验， 观察到液滴在该表面上 可以像在荷叶表面一样自由滚动， 说明本实施例制得的超疏水表面材料较原始聚氨酯样品 基材的疏水性大大增强， 成为超疏水自清洁表面。 0050 上述实施例仅仅是示例性的解释说明本发明， 而不能以任何方式限制本发明的权 利要求， 任何人在本发明权利要求的基础上， 进行同等替换、 等比例放大等等同改变， 均应 视为落入本发明权利要求的保护范围。 说明书 9/9 页 11 CN 109943163 A 11 图1 图2 说明书附图 1/3 页 12 CN 109943163 A 12 图3 图4 说明书附图 2/3 页 13 CN 109943163 A 13 图5 说明书附图 3/3 页 14 CN 109943163 A 14

网址：PTFE微纳米颗粒法快速制备超疏水自清洁表面材料的方法.pdf https://www.yuejiaxmz.com/news/view/902612

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