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含氟超疏水表面制备研究进展

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面能， 经过高温烧结 即可制备出性能稳定 的透 明超 疏水 表 面 。 Ｄ ｅ ｎ ｇ 等 巧妙 利用 蜡 烛 熏烤 玻 璃 时 形 成 的 纳
米结 构碳 层 ， 构造 初始 的微 观结 构 ， 在碳 层表 面气 相 沉 积一层 正 硅酸 四 乙酯形 成硅 壳 ， 随后将 碳／ 硅核 壳 复 合结 构在 ６ ０ ０ ｏ Ｃ高 温下 煅烧 去 除碳层 并保 有原 有 的粗糙 ， 气相 沉积 氟 硅烷修 饰后 ， 能够 制备 出水 接触 角 高达 （ １ ６ ５±１ ） 。 且 具 有一 定 耐 磨 性 能 的透 明超 疏
的表 面重 复性 好 ， 尺寸 可 控性 强 。
相 分离 法是 指利 用高 分子 溶液 在溶 剂挥 发过 程
中热力 学状 态从 稳态 变为 非稳 态过 程 中发生 分相 所
形成 的微米 一纳 米结 构来 构造 粗糙 表 面 。应 用该 方 法可 使用 价格 低 廉 的原料 进行 大面 积 的超疏 水涂 层
面的 超疏 水性 能 不受影 响 ， 因此 ， 该 方 法能 够制 备 出 成 本 低廉 、 稳定 性 好 的超 疏水 表面 。 Ｙ ａ ｂ ｕ等 ¨ 使 用溶 解 于含 氟溶 剂 Ａ Ｋ一 ２ ２ ５中的 含 氟 丙烯 酸树 脂溶 液 ， 当 湿 度 与 流速 一 定 的潮 湿 空 气 作用 于 溶液 表 面 时 ， 凝 结 在 表 面上 的水 滴 在 溶 剂
Ｚ ｈ ｏ ｕ等 ¨ 使 用 掠 射 角 沉 积 技 术 制 备 了 镁 阵
列， 并进 一 步使用 磁 控 溅 射 沉 积 在 阵列 表 面 沉 积 一
多种 丙烯 酸单 体 制备 了有 机／ 无机 复合 核壳 乳 液 ， 经
过 涂 布 和干燥 后 即可 得 到超 疏水 表 面 。
２ ． ３ 模板 法
的制 备 。
Ｈ ｏ ｕ等 以聚 四氟 乙烯 为 原 料 ， 定 性 滤 纸 为模 板 经 过冷 压成 型 ， 并 在 烘 箱 中高 温 烧 结 。 当烧 结 温
度为 ３ ６ ０℃时 ， 可 制备水 接 触 角 （ １ ６ ２±２ ） 。 、 滚 动角
～
Ｗｅ ｉ 等 用本 体 聚 合 合 成 了苯 乙 烯 一甲 基 丙 烯 酸六 氟 丁酯共 聚物 ， 以四氢 呋喃 为溶 剂组 分 ， 乙醇 为 非溶 剂组 分配 制 聚 合 物溶 液 ， 由于溶 剂 与 非 溶 剂 挥发 速率 存在 差 异 ， 在 挥发 过程 中会 发 生相分 离 ， 形
挥 发 过程 中就 作 为模 板 ， 溶 剂理 法
等 离子 体处 理 技术 目前 已被 广 泛 应 用 ， 经 过 有
机氟改性降低表面能后 ， 能够实现超疏水表面的制 备 。Ｆ ｒ ｅ ｓ ｎ ａ ｉ ｓ 等 通 过 两步法 对 低 密度 聚 乙烯 表 面
进行 等离 子体 处 理 ， 先 使用 氧气 等离 子体 处理 ， 将 表
米粒 子通 过浸 涂 法涂 布于 沉积 了氨 基硅 烷单 分子 层 的基 底上 构成 粗糙 结 构 ， 在此 基础 上 使 用 气 相 沉 积 法将 三 乙氧基 全 氟癸基 硅 烷沉 积在 表 面上 以降低 表
粒子 填充 法是 指 将 微 米 、 纳 米 级别 的有 机 或 无
机 颗 粒与 聚合 物 进 行混 合 填 充并 涂 覆 于 基 材 表 面 。 该 方 法 的优势 在 于 可 以非 常 简便 地 获 得 粗 糙 表 面 ，
２ ０ １ ５年第 １ 期
杨 呈夏 ・ 含氟超疏水表 面制备研 究进展
・３ １・
Ａ ｄ ｅ ｍ Ｙ ｉ ｌ ｄ ｉ ｉ ｆ ｍ 等¨ 叫使 用 正硅 酸 四 乙酯 与三 乙 氧 基 十三 氟正 辛基 硅 烷 为原 料 ， 一锅 法 制 备 了氟 改 性 纳米 Ｓ ｉ Ｏ 粒 子 ， 并 使 用 甲基 三 乙氧 基硅 烷 作 为前 驱 体 制备 了有 机 改性 硅 溶 胶 ， 氟 改性 粒 子 与硅 溶 胶 混 合 后旋 涂在 有 机 硅溶 胶 预 处 理 过 的玻 璃 基 底 上 ，
成具 有一 定粗 糙 度 的微 观 结 构 ， 借 此 可 以制 备 出超
疏水 涂层 。
３ 。 的超疏 水表 面 。 由于选 用 了化 学性 质相 当稳定
的聚 四氟 乙烯 为原 料 ， 所 制 备 的 表 面还 具 有 优 良的
化 学稳 定性 ， 在酸 、 碱 和有 机溶 剂 中处 理 １ ２ ｈ后 ， 表
水涂 层 。
当使 用疏 水性 聚 合物 作为 基体 或者 使 用疏 水性 粒 子
作为填充物时就能够有效地提高表 面的疏水性 。 Ｑ ｕ等 制备了甲基丙烯酰氧基丙基三 甲氧基
硅 烷 修饰 的二 氧 化硅 ， 并 以此 为核 ， 使 用 甲基丙 烯酸
甲酯 、 丙烯 酸 丁酯 、 甲基丙 烯 酸十二 氟 庚酯 等在 内的
层 氟碳 层 ， 形 成 镁／ 聚 四氟 乙烯 核 壳 结 构 阵 列 ， 该 方
法能 够制 备水 接 触角 １ ６ ２ 。 的超疏 水表 面 。
２ ． ５ 相 分离 法
模板 法 是 指 先 制 备 出具 有 特 定 微 观 结 构 的模
板， 通 过 浇注 、 涂布、 挤 压 等 多 种 方 式将 特 定 的微 观 结 构 赋予 目标 材 料 ， 所 制 备 的 微 观 结 构 既 可 以是 规 整 的阵列 亦 可是 荷 叶这样 的天然结 构 。该 方法 制备
经过 ３ ６ ０ ｏ Ｃ温度 固 化 １ ． ５ ｈ后 ， 制 备 出 了水 接 触 角 为（ １ ６ １ ． ６± ４ ． ３ ） 。 且机 械稳 定性 较好 的涂层 。 ２ ． ２ 粒子 填 充法
以是 物理 气相 沉 积 。通过 疏水 物质 在表 面 的沉积 即
可 大大 提高表 面 的疏水 性 。 Ｌ ｉ ｎ ｇ等 ¨ 将 正 硅 酸 四 乙酯 制 备 的二 氧 化 硅 纳

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超疏水涂料的制备方法研究

超疏水涂料的制备方法研究

超疏水涂料的制备方法研究在当今科技飞速发展的时代，超疏水涂料因其独特的性能引起了广泛的关注和研究。

超疏水涂料具有出色的防水、防污、自清洁等特性，在众多领域都有着潜在的应用价值，如建筑、汽车、航空航天、电子等。

因此，探索超疏水涂料的制备方法具有重要的意义。

一、超疏水涂料的基本原理要理解超疏水涂料的制备方法，首先需要了解其实现超疏水性能的基本原理。

超疏水现象通常是由表面的微观结构和低表面能物质共同作用的结果。

从微观结构来看，表面通常具有粗糙的微纳米结构，这些结构可以增加表面的实际接触面积，使得液滴在表面上难以完全浸润。

就像荷叶表面的乳突结构，使得水滴能够在其表面轻松滚动而不留下痕迹。

而低表面能物质则能够降低表面的自由能，进一步增强疏水性能。

常见的低表面能物质包括含氟化合物、硅氧烷等。

二、常见的超疏水涂料制备方法1、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种较为常见的制备超疏水涂料的方法。

其基本过程是将前驱体在溶液中进行水解和缩合反应，形成溶胶，然后经过凝胶化、干燥和热处理等步骤，得到具有特定结构和性能的涂层。

在制备过程中，可以通过控制反应条件，如溶液的浓度、pH 值、反应温度和时间等，来调节涂层的微观结构和性能。

同时，还可以引入低表面能物质，如含氟硅烷，来降低表面能，实现超疏水性能。

例如，以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，通过水解和缩合反应形成二氧化硅溶胶。

然后将含氟硅烷与溶胶混合，涂覆在基底上，经过干燥和热处理，得到超疏水涂层。

2、相分离法相分离法是利用两种或多种不相容的聚合物在共混过程中发生相分离，形成具有微观粗糙结构的涂层。

通过选择合适的聚合物体系和相分离条件，可以控制涂层的微观结构和疏水性能。

一种常见的相分离法是热诱导相分离（TIPS）。

将聚合物共混物加热到高于其熔点的温度，形成均相溶液。

然后在冷却过程中，由于不同聚合物的相容性差异，发生相分离，形成微观结构。

例如，将聚偏氟乙烯（PVDF）和聚苯乙烯（PS）共混，通过热诱导相分离制备超疏水涂层。

制备超疏水表面的研究进展_张弦

制备超疏水表面的研究进展_张弦


第 24卷第 5期
张 弦等: 制备超疏水表面的研究进展
# 81#
化形成不同结构形态和性能的膜。 Erbil等 [ 10, 11] 改进此方法, 以等规 聚丙烯为成膜物质, 溶解于 良溶剂 ( 对二甲苯 ), 然后往溶液中 添加沉淀剂 (甲基乙基酮、环己酮、异丙醇 ), 选择合适的成膜 温度, 调控成膜过程 中的结晶速率, 得到具有多 孔结构的类凝胶聚合物, 如图 1 所示, 其与水的 接触角可达 160b。采用类似方法, 亦可制备低密 度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚 苯乙烯等超疏水薄膜 [ 12 ~ 17 ] 。
# 80#
材料开发与应用
2009年 10月
文章编号: 1003-1545( 2009) 05-0080-06
制备超疏水表面的研究进展
张 弦 1, 林松柏2, 李云龙 2, 柯爱茹2, 黄铂扬 1
2021; 2. 黎明职业大学轻纺 工程系, 福建 泉州 362000)
传统超疏水表面的制备一般采用两种方法: 一种是在粗糙表面修饰低表面能的物质; 另一种 是在疏水性表面构建粗糙结构。关于超疏水粗 糙表面的研制方法总结起来, 主要有相分离法、 模板法、溶胶 - 凝胶法、电纺法、刻蚀法、拉伸法、 腐蚀法、自组 装、化 学气相沉 积及其他 方法 [ 3] 。 但是由于人造超疏水表面的研究时间不长, 许多 方法存在成本高、工 艺复杂、仪器昂贵等诸多缺 点, 并不适用于大规模生产。在此介绍几种制备 超疏水表面的简单方法。
采用不同的有机硅前躯体水解均可制备疏 水性的有机 无机杂 化材料。以 TEOS、MTM S等 有机硅化合物为前躯体, 以乙醇或甲醇为溶剂, 以无机物盐酸、草酸、氨水等为酸碱催化剂, 采用 酸碱催化或两步催化, 形成具有一定孔隙结构的 粗糙表面的杂化材料。 R ao 等 [ 34 ] 以甲基三甲氧 基硅烷 ( MTM S) 为前驱体, 在甲醇溶液中, 氨水为 催化剂, 通过超临界 干燥法制备硅气凝胶, 最大 接触角达 173b。 Shang等 [ 35] 通过溶胶凝胶法, 将 几种有机硅涂于载玻片, 并用氟硅烷修饰, 发现 四乙氧基硅烷作为前驱体得到的膜, 不但具有超 疏水性, 还能提高载 玻片的透光率, 降低光的反 射率。 3. 2 体系分离
超疏水材料的研究进展

超疏水材料的研究进展

捷的合成方法制备出有机/无机树莓状结构的微球。

分别采用乳液聚合法和分散聚合法制备出粒径为微米级和纳米级左右的PS 高精度微球。

为制备出微球的阶层结构，可采用简单物理混合的方法，经过疏水化处理后的微球，可将其用于铜网的表面修饰，发现可以得到相同的高效油水分离特性的铜网，呈现出超疏水优良的特性。

1.3 绿色无氟超疏水材料郗盼毅等[4]用模板法通过模板“镜像”效应，以新鲜荷叶为模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料，使天然的竹材表面呈现出微纳米层次的乳头状凸起结构；涂覆法是将样品完全浸入含有低表面能材料的化学溶液中，然后进行干燥固化成型；电放技术是用聚合物溶液在电场库仑力的作用下被极度拉伸的情况下形成喷射出高速细流，随后落在基板上形成微/纳米纤维膜。

2 超疏水材料的应用在各个领域，超疏水材料的应用不仅相当广泛而且有极大的进展。

因其优异的超疏水性而具备防腐蚀、自清洁、防覆冰的性能，广泛运用于各个邻域，其中包括对金属材料、纺织材料、木材材料、生物组织、口腔医学等，由此可见超疏水材料有着巨大的发展前景和商业潜力[2]。

2.1 金属材料领域的应用利用超疏水材料的防腐蚀特性，可将超疏水材料作为金属涂层保护金属。

SULTONZODA Firdavs 等[5]用硬脂酸乙醇溶液处理后，铝合金表面获得了铝与水在60 ℃下反应形成的纳米-微米二级粗结构。

另外，硬脂酸在铝合金的表面上具有长的键合分支，从0 引言超疏水材料是一种新型材料，广泛应用于各个领域，用于在金属材料领域则具有保护作用，起到了耐腐蚀的效果。

实验证明经过加工该材料也能起到自清洁及耐磨的能力。

随着超疏水材料应用的增加，所面临的问题也在变多，其稳定性成了该材料发展的研究之重。

1 超疏水材料的简介超疏水虽然是一种新型材料，但在自然界中，许多植物叶表面、鸟禽羽毛都具有超疏水性的特点，如蜻蜓的翅膀、池塘的荷叶等[1]。

目前超疏水材料分为两大类：天然和人工合成。

天然的超疏水材料大多来源于自然界的动植物，具有良好的相适应性并且易降解，具有亲水基团，对环境友好。

仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇

仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇

仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究1仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究随着现代科技的不断进步，仿生学作为一种新兴的研究方向，受到了越来越多的关注。

仿生学是通过对生物体的形态、功能、行为等特征进行研究，来设计新材料、新装置或新系统的一门学科。

仿生学不仅能够解决科学技术方面的问题，还能为环境保护、工业生产等多个领域提供技术支持。

其中，仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究是当前研究的热点之一。

超疏水材料具有抗粘附、自清洁和抗腐蚀等优异的性能，对于液体的微纳级传输和分离具有重要应用价值。

如何设计制备具有超疏水性能的表面材料，一直是材料科学领域的难题。

仿生学为这个难题的解决提供了思路。

仿生超疏水功能表面是通过生物表面的微观结构和化学组成，来制备超疏水材料的表面。

例如，以荷叶表面为模板，制备出仿生超疏水表面就是目前的研究热点。

制备仿生超疏水功能表面主要分为两步，即基础表面处理与微观结构化制备。

其中，基础表面处理主要是对基础表面材料进行改性，以便于制备出具有微观结构的超疏水表面。

微观结构化制备则是通过对表面的化学和物理过程进行控制，来制备出具有各种不同形貌和大小的微观结构，从而实现超疏水的性能。

制备出仿生超疏水功能表面后，需要对其性能进行表征和应用研究。

其中，表征方法主要包括接触角测试、接触角滞后测试、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。

应用研究方面，仿生超疏水功能表面已经应用于防水、防腐、油水分离、普通自清洁等多个领域。

虽然仿生超疏水功能表面的研究有了重要进展，但在复杂环境中应用时仍面临着挑战和不足。

例如，在高湿度环境下，仿生超疏水表面易出现气体泡沫覆盖导致超疏水性能下降。

此外，仿生超疏水表面的制备成本较高，难以大规模应用。

因此，未来的研究需要解决这些问题，以便更好地推广和应用仿生超疏水功能表面。

综上所述，仿生超疏水表面是一种新型的材料表面，具有重要应用价值。