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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 201810046586.3 (22)申请日 2018.01.12 (71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道399号 (72)发明人 杨文芳李庆梦王婵铭尤恩普 申庭耀 (51)Int.Cl. C08L 63/00(2006.01) C08J 7/06(2006.01) (54)发明名称 一种非均一凸体直径模板的制备方法 (57)摘要 本发明提供了一种非均一凸体直径模板的 制备方法， 包括以下步骤： 步骤1： 混合配制环氧 树脂与固化剂作为基底材料， 。
2、以玻璃板、 金属板 等为基底平面， 在基底平面上均匀刮涂基材， 静 置1-5min； 步骤2： 按照不同形式和大小的比例混 合不同粒径大小的碳化硅颗粒， 并平铺于基材表 面， 置于烘箱中80-110固化2-4h； 步骤3： 取出 后冷却至室温， 磕掉表面层的碳化硅颗粒， 然后 用气枪连接空气泵后去除未固着的部分碳化硅 颗粒， 得到具有非均一凸体直径的模板。 本发明 所述的一种非均一凸体直径模板的制备方法是 基于 “荷叶效应” 理论， 能够用于制备表面具有非 均一凸体直径的高分子材料膜， 使其具有疏水 性。 权利要求书1页 说明书3页 CN 108017884 A 2018.05.11 CN 1。
3、08017884 A 1.一种非均一凸体直径模板的制备方法， 其特征在于在光滑均匀的基材表面构建出大 小不一的凸体直径的粗糙结构。 2.如权利要求1所述的表面大小不一的凸体直径的粗糙结构， 其特征在于在光滑的基 材表面刮涂一层非均一粒径的固体颗粒， 制备出具有非均一凸体直径粗糙结构的模板。 3.如权利要求2所述的具有非均一凸体直径粗糙结构的模板， 其特征在于基材的固化 能力和固体颗粒的性质、 大小及混合状态。 4.如权利要求3所述的基材的固化能力， 其特征在于用该基材制备的模板应该具有一 定的硬度， 且能够牢牢地固着基材表面的颗粒， 能够使构造的粗糙结构具有稳定性， 且基材 应与高分子膜材料不。
4、发生反应。 5.如权利要求3所述的固体颗粒的性质， 其特征在于该颗粒应该具有稳定的性质， 且不 能与基材和高分子材料发生反应。 6.如权利要求3所述的固体颗粒的大小及混合状态， 其特征在于固体颗粒粒径大小以 及不同粒径的颗粒按照不同形式和粒径大小的比例混合。 7.一种权利要求1或2所述的非均一凸体直径模板的制备方法， 其特征在于该方法包括 以下几个步骤： (1)将制备好的基材均匀刮涂于某一平整的表面； (2)按照不同形式和大小的比例混合不同粒径大小的碳化硅颗粒； (3)在基材表面均匀平铺一层非均一粒径的固体颗粒， 形成阶层的粗糙结构； (4)将模板进行加温固化处理， 使其具有稳定的粗糙结构。 。
5、8.根据权利要求7所述的一种非均一凸体直径模板的制备方法， 其特征在于： 所述基材 为环氧树脂与固化剂的均匀混合物； 平整的表面选用玻璃板、 其他具有稳定性状的片状薄 板； 固体颗粒为不同粒径大小的碳化硅颗粒混合后的非均一粒径颗粒混合物； 加温固化处 理为在烘箱80的条件下处理30min。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108017884 A 2 一种非均一凸体直径模板的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种非均一凸体直径模板的制备方法， 用于在高分子材料表面构建类 荷叶表面非均一微纳米粗糙结构。 背景技术 0002 膜材料被誉为继玻璃、 木材、 水泥和钢铁之后的第五大建筑材料， 尤。
6、其在大型户外 建筑领域的应用解决传统建筑形式不能解决的大跨度、 建筑周期长、 采光差等问题， 但是长 时间暴露于外部环境中会使得膜表面沉积灰尘， 清洁工作比较危险而且成本高。 若膜材料 表面达到超疏水自清洁性能， 不仅能降低清洁成本和危险系数， 同时还可以在环境保护和 能源节约方面带来巨大的经济效益和社会效益。 0003 荷叶表面以其 “出淤泥而不染” 的超疏水性能而为人熟知。 液滴在荷叶表面聚集并 来回滚动， 在滚动的过程中吸附叶面上的灰尘并去除， 使得荷叶表面保持清洁， 这就是 “荷 叶效应” ， 这一效应为我们制备超疏水自清洁膜提供了理论依据。 0004 荷叶表面分布着很多大小不一的微米。
7、级 “乳突” 结构，“乳突” 结构表面又覆盖着一 层纳米级蜡晶。 这些大小不一的 “乳突” 结构形成了一种高度不一的阶层结构， 相邻 “乳突” 之间的空气在荷叶表面形成了一层极薄、 纳米级厚度的空气层。 自然界中的灰尘和雨滴的 尺寸远大于 “乳突” 结构的间隙， 空气层和 “乳突” 类似于托举着灰尘颗粒和雨滴， 阻拦了对 叶面的污染。 灰尘能够在叶面堆积却不会进入叶面结构， 当雨滴落在荷叶表面时， 实际与荷 叶的接触面积很小， 只有乳突顶部和部分蜡晶会和雨滴有所接触， 所以雨滴不能渗透进入 荷叶内部结构。 雨滴在荷叶表面由于表面张力而形成类似于球状的雨珠， 在疏水表面能够 自由滚动， 在滚动的。
8、过程中会带走直径较小的污物， 这就是荷叶表面超疏水自清洁原理。 0005 实现仿生荷叶超疏水和自清洁性能有两个途径， 一是在具有低表面能的材料表面 构造粗糙结构； 二是对具有粗糙表面结构的材料降低其表面能。 在材料表面构造粗糙结构 的方法主要有化学刻蚀法、 溶胶-凝胶法、 表面接枝改性、 静电纺丝法、 蒸汽诱导相分离法、 等离子刻蚀法等。 但大多方法具有制备成本高， 工艺复杂及难以大面积推广等缺点。 发明内容 0006 根据荷叶表面 “乳突” 结构尺寸大小不一的现象， 本发明的目的是提供一种非均一 凸体直径模板的制备方法， 以此在高分子材料表面复刻出类荷叶表面微纳米粗糙结构， 以 达到超疏水自。
9、清洁性能。 0007 为了实现上述目的， 本发明的技术方案是： 一种非均一凸体直径模板的制备方法， 包括以下步骤： (1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料， 以玻璃板、 金属板等为基底平面， 在上 面均匀刮涂基材， 静置1-5min； (2)按照一定比例混合不同粒径大小的碳化硅颗粒； (3)在基材表面均匀平铺一层约5mm厚度的碳化硅颗粒， 置于烘箱中80-110固化2- 说明书 1/3 页 3 CN 108017884 A 3 4h， 使环氧树脂与固化剂充分反应后牢固地固着碳化硅颗粒； (4)取出后冷却至室温， 磕掉表面层的碳化硅颗粒， 然后用气枪连接空气泵后去除未固 着的部分碳化硅颗粒，。
10、 得到具有非均一凸体直径的模板。 0008 完成模板的制备后， 按照一定的工艺处方配制高分子膜材料涂层胶， 将其均匀刮 涂于模板上， 放入烘箱烘干至涂层胶形成完整的膜， 取出冷却后剥离。 0009 在模板的制备过程中， 可以按照不同形式和大小的比例来混合不同粒径的碳化硅 颗粒， 分别制备出不同分布状态的非均一凸体直径模板， 从而构建不同程度疏水性能的高 分子膜结构。 0010 对得到的高分子膜进行蒸馏水接触角测试， 不同分布状态的非均一凸体直径模板 制得的高分子膜具有不同级别的疏水性能。 0011 本发明产生的有益效果： 本发明提供了一种新的非均一凸体直径模板的制备方 法， 能够制备出仿生荷叶。
11、表面 “乳突” 的阶层结构， 操作简便， 成本低廉、 实用性强且易于大 量生产。 具体实施方式 0012 下面结合实施例对本发明作进一步说明。 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发 明的技术方案， 而不能以此来限制本发明的保护范围。 0013 实施例1 (1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料， 以玻璃板为基底平面， 在基地平面上均 匀刮涂1mm厚的基材， 静置1min； (2)分别按照质量比1 1称取目数为300和400、 300和600、 300和1000、 300和1500的碳化 硅颗粒并均匀混合； (3)在基材表面平铺一层约5mm厚的均匀混合后的碳化硅颗粒， 使非均一粒径的碳化硅 颗粒。
12、均匀覆盖在胶黏剂基材表面； (4)将玻璃板放置于烘箱中80固化3h后取出， 冷却至室温； (5)磕掉胶黏剂上方堆积的碳化硅颗粒， 而后用气枪连接空气泵后去除表面未固着的 部分， 得到非均一凸体直径的粗糙模板； (6)将配制好的PVDF涂层胶均匀刮涂于模板表面， 于烘箱中80烘干， 取出后冷却至室 温， 将PVDF膜从模板表面剥离； (7)用PVDF膜制样， 测试不同粒径碳化硅颗粒混合的非均一凸体直径模板制得的膜蒸 馏水接触角。 (8)模板表面非均一凸体直径的直径大小的差异会影响制得的膜接触角， 通过分析得 到的接触角数据， 了解到按质量比的不同粒径碳化硅颗粒制得的非均一凸体直径模板对 PVDF。
13、膜疏水性的影响。 0014 实施例2 (1)混合配制环氧树脂与固化剂作为基底材料， 以玻璃板为基底平面， 在基地平面上均 匀刮涂1mm厚的基材， 静置1min； (2)分别测试300目1500目碳化硅颗粒质量与数量的关系式， 经过换算后按照颗粒数 量比1 1称取目数为300和400、 300和600、 300和1000、 300和1500的碳化硅颗粒并均匀混合； 说明书 2/3 页 4 CN 108017884 A 4 (3)在基材表面平铺一层约5mm厚的均匀混合后的碳化硅颗粒， 使非均一粒径的碳化硅 颗粒均匀覆盖在胶黏剂基材表面； (4)将玻璃板放置于烘箱中80固化3h后取出， 冷却至室温；。
14、 (5)磕掉胶黏剂上方堆积的碳化硅颗粒， 而后用气枪连接空气泵后去除表面未固着的 部分， 得到非均一凸体直径的粗糙模板； (6)将配制好的PVDF涂层胶均匀刮涂于模板表面， 于烘箱中80烘干， 取出后冷却至室 温， 将PVDF膜从模板表面剥离； (7)用PVDF膜制样， 测试不同粒径碳化硅颗粒混合的非均一凸体直径模板制得的膜蒸 馏水接触角； (8)通过分析得到的接触角数据， 了解到按颗粒数量比的不同粒径碳化硅颗粒制得的 非均一凸体直径模板对PVDF膜疏水性的影响。 通过与实施例1比较， 了解按照质量比1 1和 数量比1 1混合不同粒径碳化硅颗粒得到的非均一凸体直径模板对PVDF膜疏水性的影响。 0015 实施例3 (1)本实施例与实施例2基本相同， 不同之处在于按照数量比1 1 1称取目数为300/ 400/600、 300/400/1000、 300/400/1500的碳化硅颗粒并均匀混合， 测试分别由该模板得到 的膜接触角； (2)模板表面非均一凸体直径的直径大小种类会影响凸体直径间隙的空气层大小， 也 就会对膜表面疏水性能造成影响。 通过与实施例2进行比较， 了解3种不同粒径和2种不同粒 径颗粒混合制备的非均一凸体直径模板对膜疏水性能的影响。 说明书 3/3 页 5 CN 108017884 A 5 。