本發(fā)明屬于涂層制備領(lǐng)域，涉及一種高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，尤其涉及一種具有高精度微結(jié)構(gòu)的超疏水涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

1、超疏水涂層憑借獨特的表面特性在油水分離、潤滑減阻、定向輸運、微流控、防污、除冰等領(lǐng)域都受到了廣泛的關(guān)注。涂層要獲得超疏水特性通常需具備粗糙的微結(jié)構(gòu)和低表面能物質(zhì)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，隨機分布的粗糙微結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸不能滿足越來越高的需求，例如油水分離過程中的微小油滴需要更微小的結(jié)構(gòu)才能有效分離，定向輸運表面、微流控表面通常需要設(shè)計周期排列的精密微結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)功能。為了獲得這些高精度的微結(jié)構(gòu)，通常會用到飛秒激光刻蝕、光刻、3d打印等方法。這些方法設(shè)備昂貴、成本較高或者加工效率低，不適合批量生產(chǎn)。而模板法雖然成本低且適合批量生產(chǎn)，但由于微結(jié)構(gòu)尺寸較小，表面張力的影響逐漸增大，前驅(qū)體液浸潤模版上凹陷的微結(jié)構(gòu)變得十分困難。此外，涂層固化脫模時，也容易造成微結(jié)構(gòu)損壞。使用脫模劑一方面增加了成本和生產(chǎn)工序，另一方面脫模劑本身浸潤模板上的微結(jié)構(gòu)也十分困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供了一種高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，利用磁場作用使前驅(qū)體液可以完全浸潤微結(jié)構(gòu)并且填充，添加蠟使得不需要脫模劑即可順利脫模，制備得到的涂層微小結(jié)構(gòu)完整，精度高。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的一種高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、制備模板：采用光固化3d打印機利用htl耐高溫光敏樹脂材料制備包含微結(jié)構(gòu)的模板，用無水乙醇和去離子水進行清洗；

4、s2、制備前驅(qū)體液：將由成膜物質(zhì)組成的溶液加入磁性納米顆粒及蠟溶液混合均勻后得到前驅(qū)體溶液；

5、s3、微結(jié)構(gòu)涂層制備：將s2制備好的前驅(qū)體液倒入模板，整套裝置置于磁場中，靜置后固化，將模板剝離即可得到具有高精度微結(jié)構(gòu)的疏水涂層。

6、進一步地，所述步驟s2具體包括以下步驟：

7、s201、將聚二甲基硅氧烷和固化劑混合攪拌，隨后在上述混合溶液中加入fe3o4磁性納米顆粒，作為組分a；

8、s202、將蠟加入蠟溶液溶劑中加熱并攪拌均勻，制備的蠟溶液為組分b；

9、s203、將組分a與b混合后加熱并攪拌均勻，作為前驅(qū)體液。

10、進一步地，所述步驟s1中的微結(jié)構(gòu)為多孔倒錐形結(jié)構(gòu)。

11、進一步地，所述聚二甲基硅氧烷和固化劑的質(zhì)量比為(8～12):1。

12、進一步地，所述fe3o4磁性納米顆粒與聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為(0.25～1.25):1。

13、進一步地，所述蠟和蠟溶液溶劑的質(zhì)量比為(0.001～0.015):1；所述蠟溶液溶劑與聚二甲基硅氧烷質(zhì)量比為(0.25～1.25):1。

14、進一步地，所述蠟為巴西棕櫚蠟與物質(zhì)a的混合，所述物質(zhì)a為微晶蠟和蜂蠟中的一種或兩種混合，所述巴西棕櫚蠟與物質(zhì)a的質(zhì)量比為(0.5～1.5):1。

15、進一步地，所述蠟溶液溶劑為無水乙醇、氯仿、甲苯中的一種。

16、進一步地，s3中所述磁場的強度為0.2～0.8t，靜止時間為30～60min。

17、進一步地，s3所述的固化采用紅外燈照射固化、烘干固化、自然晾干固化中的一種。

18、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：(1)通過磁場作用使前驅(qū)體液完全浸潤模板上微結(jié)構(gòu)，翻模之后可以得到具有高精度微結(jié)構(gòu)的涂層。本發(fā)明提出的制備方法同樣適用于制備具有其他形狀微結(jié)構(gòu)的涂層，也適用于其它聚合物材料獲得高精度的微結(jié)構(gòu)。

19、(2)巴西棕櫚蠟的添加使涂層固化過程中析出類玫瑰花結(jié)構(gòu)，增加了涂層表面粗糙度，不需要后續(xù)加工，涂層即具備超疏水特性。微晶蠟和蜂蠟的添加一方面提供超疏水所必須的低表面能物質(zhì)，另一方面使涂層具備超滑特性，無需使用脫模劑即可順利完成微結(jié)構(gòu)的脫模。

20、(3)在模板、磁場和蠟的共同作用下，可以獲得其他方法難以低成本批量生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)，并且涂層微結(jié)構(gòu)尺寸精度高，結(jié)構(gòu)完整。該方法制作工藝簡單、成本可控，適用于規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中的微結(jié)構(gòu)為多孔倒錐形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷和固化劑的質(zhì)量比為(8～12):1。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述fe3o4磁性納米顆粒與聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為(0.25～1.25):1。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述蠟和蠟溶液溶劑的質(zhì)量比為(0.001～0.015):1；所述蠟溶液溶劑與聚二甲基硅氧烷質(zhì)量比為(0.25～1.25):1。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述蠟為巴西棕櫚蠟與物質(zhì)a的混合，所述物質(zhì)a為微晶蠟和蜂蠟中的一種或兩種混合，所述巴西棕櫚蠟與物質(zhì)a的質(zhì)量比為(0.5～1.5):1。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，所述蠟溶液溶劑為無水乙醇、氯仿、甲苯中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，s3中所述磁場的強度為0.2～0.8t，靜止時間為30～60min。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，其特征在于，s3所述的固化采用紅外燈照射固化、烘干固化、自然晾干固化中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高精度微結(jié)構(gòu)涂層的制備方法，包括以下步驟：制備模板：采用光固化3D打印機利用HTL耐高溫光敏樹脂材料制備包含微結(jié)構(gòu)的模板，對基底用無水乙醇和去離子水進行清洗；制備前驅(qū)體液：將由成膜物質(zhì)組成的溶液加入磁性納米物質(zhì)及蠟溶液混合均勻后得到前驅(qū)體溶液；微結(jié)構(gòu)涂層制備：將S2制備好的前驅(qū)體液倒入模板，整套裝置置于磁場中，靜置后固化，將模板剝離即可得到具有高精度微結(jié)構(gòu)的超疏水涂層。本發(fā)明的制備方法在模板、磁場和蠟的共同作用下，制備得到的涂層微結(jié)構(gòu)尺寸精度高，結(jié)構(gòu)完整。該方法制作工藝簡單、成本可控，適用于規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：宋燁,劉德闊,石艦芹,于照鵬,董利明
受保護的技術(shù)使用者：常熟理工學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21