表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法技术

本发明专利技术提供表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法。采用一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法：掺杂微颗粒制备弹性体，提高类透明弹性体对激光能量的吸收效率，使激光对弹性体的烧蚀粗化和再沉积作用更显著，实现了更好的表面疏水化效果，且其表面疏水性对预设点阵间距不敏感，加工条件要求较宽松。加工条件要求较宽松。

【技术实现步骤摘要】
表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料表面改性领域，尤其涉及表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法。

技术介绍

[0002]功能弹性体一般主要由功能填料、承载基质和其他添加剂组成，因功能填料的对外响应性和承载基质的弹性相结合，其机械性质对外场敏感，在柔性控制、驱动等领域具有广泛应用。对功能弹性体进行表面改性，使其在发挥立体交联网络的机械性能的同时增加额外的表面功效，是发展智能弹性体的重要策略。表面高疏水乃至超疏水化有利于材料或器件的防水、抗结冰、耐腐蚀等，可保护其内部免受恶劣环境的侵害，是功能弹性体表面改性的重要目标之一。
[0003]超疏水是一种特殊的润湿性状态，表现为材料表面对水性液体的极度排斥。水滴在超疏水材料表面呈球形，在气、液、固三相交点处所作的接触角大于150
°
，因而在防水抗污、防结冰、油水分离、抗腐蚀等方面具有重要作用。液滴在固体表面的润湿状态可用Cassie
‑
Baxter模型(液滴与粗糙表面接触时不完全嵌入到粗糙表面几何结构中，有部分残留空气阻隔，表现为疏水非润湿态)和Wenzel模型(液滴与粗糙表面接触时完全嵌入到粗糙表面几何结构中，表现为亲水润湿态)来描述，超疏水性是一种强Cassie
‑
Baxter态，其性能依赖于材料本身的低表面能和微纳尺度的表面粗糙结构，因此在低表面能材料上构筑表面粗糙结构就成为获取超疏水性能的重要策略之一。
[0004]现有技术中功能弹性体表面疏水化常采用喷涂、浇铸倒模、3d打印等方法制备表面粗糙结构。相关专利通过对SiO2表面接枝疏水乙烯基POSS改善其疏水性，并将改性后的SiO2分散在溶液中喷涂在弹性体上构建表面微纳米结构，从而得到超疏水弹性体，然而上述产物的疏水质量受喷涂均匀性和涂层粘接强度的制约。又比如现有专利将聚二甲基硅氧烷、固化剂等混合物浇注在聚四氟乙烯模板中，形成微米柱阵列；再将硅胶浇铸在聚四氟乙烯模板上，旋涂，固化，剥离模板后得到超疏水高粘附表面结构，然而上述方法工序较多，且产物的疏水质量受微结构脱模完整性的影响很大，模具通常被残胶阻塞难以重复使用。
[0005]近年来激光加工制备表面微结构因精度高、控制灵活等特点越来越受欢迎。然而激光加工受材料光学特性的影响很大，橡胶、树脂等类透明的光滑弹性体表面较难直接获得理想的加工效果。比如相关专利公开了首先需制备得到表面具有周期性规则半球形凸起的PDMS微结构，然后经红外激光扫描通过PDMS透镜的表面聚焦热效应使其在微米结构基础之上烧蚀成纳米结构以实现疏水性，未能一步实现表面疏水化。因此，有必要发展一种在类透明光滑弹性体上更简便制取高疏水乃至超疏水表面的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个方面提出一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法。
[0007]本专利技术的第二个方面提出一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法在表面高疏水的类透明功能弹性体的制备中的应用。
[0008]第三个方面提出一种表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法。
[0009]根据本专利技术的第一个方面，提出一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法，包括如下步骤：
[0010]S1：制备微颗粒掺杂类透明功能弹性体；
[0011]S2：检测S1中所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体的透光率；
[0012]S3：对所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体进行激光烧蚀；
[0013]其中，S1中所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体中的微颗粒为导热性好和/或吸光能力强的球形或类球形微颗粒，粒径为纳米至微米级。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述S1中微颗粒掺杂类透明功能弹性体中的微颗粒的粒径为100nm～10μm。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述微颗粒的掺杂的质量百分数为0.1％～10％，优选为0.2％～7％，更优选为0.5％～5％。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述微颗粒的材料选自导热性较好的过渡金属及其氧化物，优选为吸光度较好的深色铁磁性金属及氧化物。
[0017]在本专利技术中，微颗粒的粒径为纳米到微米级别可以使其在弹性体中具有较好的分散性；弹性体的透光率可以通过控制微颗粒的掺杂浓度来进行调节。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，S2所述透光率为包含所用激光波长的特定波段的透光率。
[0019]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述激光波长的特定波段为200nm～1000nm，优选300nm～800nm，更优选420nm～720nm。
[0020]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3中所述激光烧蚀中激光加工的功率为1W～5W。
[0021]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3中所述激光烧蚀的烧蚀光斑为0.1mm～0.4mm。
[0022]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3中所述激光烧蚀的加工速度为45％～65％，优选为45％～55％。
[0023]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S3中所述激光烧蚀为点阵布局。
[0024]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述点阵包括二维圆点阵、二维方点阵中的任意一种。
[0025]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述点阵的点阵间距为140μm～550μm，优选为150μm～350μm。
[0026]根据本专利技术的第二个方面，提出一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法在表面高疏水的类透明功能弹性体的制备中的应用。
[0027]根据本专利技术的第三个方面，提出了一种表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法，包括如下步骤：
[0028]S1：将80～120重量份的类透明弹性体基质、1～10重量份的固化剂和50～200重量份的稀释剂混合，形成第一混合液；
[0029]S2：将0.25～10重量份的微颗粒与所述第一混合液混合，得到第二混合液，固化成型，得到微颗粒掺杂弹性体；
[0030]S3：将S2中所述微颗粒掺杂弹性体进行激光烧蚀，得到表面高疏水的类透明功能弹性体。
[0031]在本专利技术中，针对类透明的光滑弹性体表面进行激光刻蚀的需求，需考虑激光能量在材料表面的吸收效率。聚焦激光经类透明材料时一部分透过、一部分被界面反射或散射，仅一部分被吸收对表面加工有贡献。因此，通过加入导热性好和/或吸光能力强的微颗粒，可以尽可能减少透射、反射等激光能量损失，增加工件对激光能量的吸收是提高激光表面加工效率的合理策略。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，S1中所述类透明弹性体基质为可固化的高分子聚合物。
[0033]在本专利技术的一些优选的实施方式中，S1中所述类透明弹性体基质为硅橡胶或聚合物树脂。
[0034]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述聚合物树脂包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙稀(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类透明功能弹性体表面激光加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：制备微颗粒掺杂类透明功能弹性体；S2：检测S1中所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体的透光率；S3：对所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体进行激光烧蚀；其中，S1中所述微颗粒掺杂类透明功能弹性体中的微颗粒为导热性好和/或吸光能力强的球形或类球形微颗粒，粒径为纳米至微米级。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微颗粒的材料选自导热性较好的过渡金属及其氧化物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述透光率为包含所用激光波长的特定波段的透光率。4.一种如权利要求1～3任一项所述的方法在表面高疏水的类透明功能弹性体的制备中的应用。5.表面高疏水的类透明功能弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将80～120重量份的类透明弹性体基质、1～10重量份的固化剂和50～200重量份的稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙胜，吕倩，邹丽丽，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：