基于不锈钢模板热压微模塑构建聚乙烯超疏水表面

采用含FeCl3的蚀刻液对不锈钢表面进行刻蚀,再以此蚀刻面为模板热压低密度聚乙烯(LDPE),冷却剥离得到LDPE微模塑表面。研究结果表明:静、动态接触角均超过150°,滚动角约5°,LDPE表面呈"花菜状"结构,即大"包"上密集分布着微米及亚微米级的小突起。本工艺可望结合工业上生产塑料薄膜的流延技术,实现聚合物超疏水表面的规模化生产。     

超声辅助制备超疏水聚丙烯表面花瓣状微纳结构

超疏水微纳结构表面广泛应用于自清洁、防冰、抗菌、柔性传感等领域,但其制备工艺仍面临一定的挑战.以阳极氧化铝(AAO)膜为模板,采用热压印在聚丙烯(PP)表面成型了规整的纳米结构阵列.对纳米结构阵列进行超声处理,在超声空化作用下,PP表面纳米结构转变为类花瓣状微纳结构.结果表明,经超声处理后的微纳结构PP表面的接触角从152.3°上升至160.0°,滚动角从11.5°降低至1.8°,表面黏附力从75μN降低至38μN,呈现典型的超疏水低黏附特性且其自清洁效应明显.采用模板法与超声辅助相结合的方法制备超疏水微纳表面具有方便快捷、成本低廉、效果显著的优点,有望应用于工业生产领域.     

CaCO_3颗粒模板法制备聚合物超亲水/超疏水表面

以碳酸钙(CaCO3)颗粒层为模板,运用简单的热压和酸蚀刻相结合的方法制备聚合物超亲水/超疏水表面.首先在玻璃基底上均匀铺撒一层CaCO3颗粒,以此作为模板,通过热压线性低密度聚乙烯(LLDPE)使CaCO3颗粒均匀镶嵌在聚合物表面,获得了超亲水性质;进一步经酸蚀得到了具有微米和亚微米多孔结构的表面,其水滴静态接触角(WCA)可达(152.7±0.8)°,滚动角小于3°,具备超疏水性质.表面浸润性能和耐水压冲击性能研究表明该超疏水表面具有良好的稳定性和持久性.用同样工艺微模塑/酸蚀刻其它疏水性聚合物,得到类似结果.     

溶胶凝胶法制备仿生超疏水性薄膜

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法和自组装(Self-assembled)制备了具有超疏水性的薄膜, 水滴在该薄膜上的平衡静态接触角为155°～157°, 滑动角为3°～5°. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜微观表面, 发现该薄膜表面分布了双层结构(Binary structure)的微纳米粗糙度的微凸体, 上表层微米微凸体的平均直径为0. 2 μm, 下表层纳米微凸体的平均直径约为13 nm, 其分布与荷叶表面的结构极其相似. 用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜表面元素进行了成分分析, 结果表明, 其表面存在大量的F, Cl等元素, 它能显著降低薄膜表面的表面能. 薄膜超疏水性的原因可能是, 通过硅片经溶胶粒子表面制备的薄膜具有合适的表面粗糙度, 再经过全氟辛基三氯甲硅烷(FOTMS)化学修饰后, 薄膜表面能进一步降低, 这两个条件的有机结合就使得薄膜产生了超疏水性.     

双级微结构上二氧化硅粒子对微注压成型PP表面润湿特性的影响

提出一种柔性复制法,采用微注射压缩(μ-ICM)成型具有微拓扑结构的仿生聚丙烯(PP)表面.通过复制模板上的双级微结构,所成型的PP材料表面上呈现具有锥形顶面的双级微结构,即微棱和高纵横比的微锥体.由于微锥体之间的间隙较大,水滴浸润其间隙的上方,这使该表面呈现中等黏附的超疏水特性.在μ-ICM过程中,涂覆在模板上的二氧化硅纳米粒子(SNPs)被转移到熔体中,并牢牢附着于微结构表层,赋予其表面亚微米或微米粗糙度,形成多层次微结构.在附着有亲水SNPs的微结构上,高表面自由能使水滴完全浸润微锥体之间的间隙,表面的水接触角为161.9°、滚动角大于90°,呈现极高黏附的超疏水特性(花瓣效应);在附着有疏水SNPs的微结构上,水滴受疏水SNPs的排斥而减弱与表面之间的黏附作用,表面的水接触角为163.5°、滚动角为3.5°,呈现极低黏附的超疏水特性(荷叶效应).     

以多孔CaCO3微球为模板制备聚乙烯超疏水表面

以聚苯乙烯磺酸钠（PSS）掺杂的多孔碳酸钙（CaCO3）微球层为模板,通过热压低密度聚乙烯（LDPE）并结合酸蚀刻的方法制得了具有多层粘联微球结构、而非常见蜂窝状多孔结构的LDPE稳定超疏水表面（接触角152.8±2.5°,滚动角约6°）。元素分析表明,表面粘联微球为纯LDPE而非LDPE包覆的CaCO3。将多孔CaCO3微球稀疏地撒在LDPE表面并加热熔融,发现微球会自发沉降到熔体内部,酸蚀刻后形成了类似莲蓬的表面微结构,即坑内包含小球。结合CaCO3微球生成原理和多孔结构,认为粘联微球结构和莲蓬结构均是由于LDPE熔融大分子自发沉积到多孔CaCO3微球内部,“反模”形成了LDPE微球所致。本发现为多孔CaCO3微球的应用开辟了新方向。     

基于热模塑法制备HDPE仿生超疏水表面

研究了热模塑法在制备超疏水高密度聚乙烯(HDPE)膜中的应用。以高岭土增强的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软模板,采用热模塑技术,将荷叶表面的微结构信息复制到HDPE膜表面。接触角测量结果显示,10%掺杂量的PDMS软模板复制得到的HDPE膜表面,与水的接触角高达156°,呈现超疏水性。扫描电镜照片显示,PDMS软模板具有与荷叶表面互补的"负型结构",而HDPE膜表面则具有与荷叶类似的微米—纳米复合粗糙结构。此法无需溶剂,可推广制备其它热塑性高聚物的超疏水表面。     

ICP刻蚀硅模板用于PDMS规则超疏水表面的制作

在ICP(inductively coupled plasma)刻蚀后的硅模板上复制聚二甲基硅氧烷(PDMS),经剥离得到含有一定尺寸的规则微柱阵列疏水表面.实验表明,当微柱高度较小时,微柱高度和边长对接触角有正影响,而间距则呈负影响;但如微柱高度较大,则高度对接触角的影响趋小,而边长呈负影响.间距对接触角的影响表现复杂.微柱间距6μm,边长14μm和高14μm微柱阵列的PDMS表面,静态接触角最大,约151°.     

利用软模板和紫外光固化技术制备超疏水表面

研究了一种制备超疏水表面的新方法.该方法以复制了荷叶表面结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体为软模板.利用可紫外光交联预聚物在模板压印条件下固化成型,得到了具有微乳突结构的仿荷叶表面.制备的仿荷叶表面表现出了超疏水性能.通过对紫外光固化体系中的单体含量、交联剂含量、引发剂含量、以及紫外曝光时间等因素的研究,得到了使仿荷叶表面的疏水性优化的条件.     

聚酯薄膜表面接枝含硅氧烷共聚物及微生物黏附性研究

通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面接枝聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PET-g-PS-b-PDMS),制备具有强疏水性表面的聚酯薄膜.利用X-射线光电子能谱仪(XPS),傅里叶变换红外光谱仪(FTIR/ATR),场发射扫描电镜(FESEM)对改性前后聚酯薄膜的表面组成、结构和形貌进行分析与表征;利用接触角测试仪和微生物黏附实验对比研究接枝改性前后PET薄膜的润湿性和对微生物黏附性的影响.结果表明,随反应时间延长,聚酯薄膜表面接枝量增加,水接触角增大.当接枝聚合反应时间为12 h,接枝密度可达0.72 mg/cm2,接触角达到126°,薄膜表面细菌黏附量也随之降到最低.