CaCO-,3-顆粒層模板法制備聚合物超疏水表面.pdf

1、隨著微納米科技的不斷發(fā)展，人們對自然界材料的微觀結(jié)構(gòu)有了更多的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)人們也正試圖尋求各種方法來人工模擬和制備這些材料。仿荷葉超疏水表面由于其在減阻、防雪、自清潔等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前，人工制備超疏水表面的技術(shù)雖然很多，但是，一種簡單、環(huán)保、可大面積制備的技術(shù)仍亟待開發(fā)。
　　 本實(shí)驗(yàn)先以重質(zhì)碳酸鈣（CaCO3）顆粒層為模板，運(yùn)用簡單熱壓和酸蝕刻相結(jié)合的方法制備聚合物超疏水表面。首先在

2、玻璃基底上均勻鋪撒一層CaCO3顆粒，以此作為模板，通過熱壓線性低密度聚乙烯（LLDPE）使CaCO3顆粒均勻鑲嵌在聚合物表面，進(jìn)一步經(jīng)酸蝕得到了具有微米和亞微米多孔結(jié)構(gòu)的表面，其水滴靜態(tài)接觸角（WCA）達(dá)（152.7±0.8）°，滾動(dòng)角小于3°，具備超疏水性質(zhì)。表面浸潤性能和耐水壓沖擊性能研究表明該超疏水表面具有良好的穩(wěn)定性和持久性。用同樣工藝微模塑/酸蝕刻其它疏水性聚合物，得到類似結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)為聚合物超疏水表面的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一條

3、可行途徑。
　　 由于重質(zhì)碳酸鈣顆粒大小和形狀不均一，所得的超疏水表面雖然性能穩(wěn)定，但表面結(jié)構(gòu)雜亂無序。為了獲得表面具有規(guī)則有序結(jié)構(gòu)的超疏水表面，我們制備了聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）摻雜的多孔球形碳酸鈣（CaCO3）顆粒，以其薄層為模板，通過熱壓低密度聚乙烯（LDPE）并結(jié)合酸蝕刻的方法制得了具有多層粘聯(lián)微球結(jié)構(gòu)、而非常見蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的LDPE穩(wěn)定超疏水表面[接觸角（152.8±2.5）°，滾動(dòng)角～6。]。元素分析表明，表面粘聯(lián)

4、微球?yàn)榧僉DPE而非LDPE包覆的CaCO3。
　　 為了研究LDPE微球形成機(jī)理，將多孔球形CaCO3顆粒稀疏地撒在LDPE表面并加熱熔融，發(fā)現(xiàn)球形CaCO3粒子會(huì)自發(fā)沉降到熔體內(nèi)部，酸蝕刻后形成了類似蓮蓬的表面微結(jié)構(gòu)，即微坑內(nèi)包含小球。結(jié)合球形CaCO3顆粒生成原理和多孔結(jié)構(gòu)，認(rèn)為粘聯(lián)微球結(jié)構(gòu)和蓮蓬結(jié)構(gòu)均是由于LDPE熔融大分子自發(fā)沉積到多孔球形CaCO3顆粒內(nèi)部，“反?！毙纬闪薒DPE微球所致。該研究發(fā)現(xiàn)為多孔球形CaCO