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本發明公開了一種柔性超疏水超疏油結構制備方法，該制備方 法包括如下步驟：(1)制作柔性超疏水超疏油結構底層：在基底上旋涂 一層負性光刻膠，不用掩膜進行曝光；(2)在步驟(1)曝光后的負性光刻 膠上旋涂一層負性光刻膠，利用陣列圖形掩膜進行曝光；(3)結構層光 刻膠第二次曝光：采用跟步驟(2)對應的掩模進行套刻曝光；(4)顯影： 將上述步驟中曝光后的結構進行顯影；(5)鍍保護層膜：在步驟(4)中得 到的結構表面形成一層保護膜；(6)剝離：將經過步驟(5)處理后得到的 結構從基底上剝離，得到所述柔性超疏水超疏油結構。按照本發明的 制備方法，工藝簡單，成本低廉，對該柔性超疏水超疏油結構的普及 應用具有極大的促進作用。 

本發明公開了一種柔性超疏水超疏油結構制備方法，該制備方法包括如下步驟：(1)制作柔性超疏水超疏油結構底層：在基底上旋涂一層負性光刻膠，不用掩膜進行曝光；(2)在步驟(1)曝光后的負性光刻膠上旋涂一層負性光刻膠，利用陣列圖形掩膜進行曝光；(3)結構層光刻膠第二次曝光：采用跟步驟(2)對應的掩模進行套刻曝光；(4)顯影：將上述步驟中曝光后的結構進行顯影；(5)鍍保護層膜：在步驟(4)中得到的結構表面形成一層保護膜；(6)剝離：將經過步驟(5)處理后得到的結構從基底上剝離，得到所述柔性超疏水超疏油結構。按

成果創新點 本項目采用自研超音速氣流粉碎、分級與改性一體化 系統實現粉體的原位改性，即氣流粉碎制備超細顆粒的同 時對超細顆粒進行表面改性，合成粉體專用氟碳表面改性 劑，采用化學包覆方法將滅火基料、具有催化、絕緣功能 的納米級粒子和表面改性劑進行有序聚合，獲得具有極好 的分散性、流動性、疏水性、疏油性、絕緣性的微納米復 合型超細干粉滅火劑。 核心解決問題、核心優勢等： 1.自研

本項目采用自研超音速氣流粉碎、分級與改性一體化系統實現粉體的原位改性，即氣流粉碎制備超細顆粒的同時對超細顆粒進行表面改性，合成粉體專用氟碳表面改性劑，采用化學包覆方法將滅火基料、具有催化、絕緣功能的納米級粒子和表面改性劑進行有序聚合，獲得具有極好的分散性、流動性、疏水性、疏油性、絕緣性的微納米復合型超細干粉滅火劑。 核心解決問題、核心優勢等： 1.自研超音速氣流粉碎分級與改性一體化系統，實現粉體原位改性，大幅度降低生產成本； 2.自行設計并合成氟碳表面改性劑，突破粉體疏水、 疏油相矛盾的技術瓶頸，實現疏水疏油微納米超細干粉滅火劑的可控制備，解決抗復燃性能差和難清理技術難題。 

本產品能使表面具有防水、防油、抗污，易清潔等功能，同時兼有防粘性能。可廣泛用于金屬、陶瓷、塑料等材料表面，如鋁材、鎂合金、玻璃、PVC以及地磚、墻磚、雕塑、廚房及浴室用品等，可使物體長期保持清潔干凈，還可有效防止小廣告等的亂貼亂畫。 主要技術指標： 該產品系有機化學合成產品，性狀為無色透明液體，噴涂或刷涂后膜透明，不影響物體原有表觀效果。用戶應根據使用對象可選擇噴涂、刷涂、淋涂等工藝。表面干燥時間在自然溫度（室溫）下需3-5分鐘，在60℃左右條件下需要30-60秒。 應用范圍： 表面處理行業是該產品的應用領域，市場非常大。

本發明涉及疏水/疏油表面處理劑的合成，旨在提供一種有機-無機復合疏水/疏油表面處理劑的合成方法。該方法包括：將鈦醇鹽和乙二醇混合物超聲振蕩處理獲得含鈦有機聚合物顆粒；再將該顆粒分散到水和乙醇中水浴處理，離心分離后制得具有一定表面粗糙度的亞微米級的二氧化鈦顆粒；然后于乙醇超聲振蕩處理，以硅烷偶聯劑改性；再混入含氟單體、丙烯酸酯類有機物、偶氮二異丁腈，水浴下反應后滴加過硫酸銨水溶液，冷卻至室溫獲得產品。本發明大幅提高了處理劑的疏水、疏油性能，疏水角高達160°，拒油等級可達7級。并且通過表面結構的協同增強作用，減少了含氟單體使用量，降低了生產成本，可有效避免過多使用含氟聚合物對織物柔軟度的不利影響。

荷葉出淤泥而不染的自清潔性能、蛾翅膀表面的自清潔性能、水黽的腿在水面上自由行走而不下沉、魚體表面在油污污染的水中保持自身清潔等一系列自然界中的超疏水、超雙疏現象引起了許多學者的極大關注。近年來國內外關于超疏水、超雙疏的研究都有大量文獻報道。然而依照這些方法制備超疏水/超雙疏涂層的成本非常高且技術要求嚴格，進行大規模工業生產幾乎在短期內難以實現。2013年美國Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今為止也是唯一一家通過簡單噴涂即可實現超疏水界面的超疏水的涂層。    目前課題組已經成功開發了具有世界領先技術的超雙疏、自清潔涂層，此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。例如，直接噴涂在衣物、鞋帽、帳篷表面可實現自清潔、防雨功能，達到免清洗作用，并具有織物原有的透氣性；噴涂在高壓電網輸電支架以及風力發電扇葉上可防止結冰；噴涂木材表面可實現戶外的防潮、防霉；噴涂電路板上可實現防水、防潮；噴涂在高層建筑物表面可實現自清潔等等。 此外，此種材料的生產無排放、無污染。課題組已經實 現了小試生產制備，實驗室即可制備公斤級產品，已經能夠突破超雙疏涂層白色限制，得到各種顏色的超雙疏涂層；能夠對食用油、導熱油、甲苯、氯仿等實現超疏油；通過簡單調整可實現只超疏水但親油，噴涂后的織網可對油水兩相實現快速、簡便的油水分離。該技術已申請四項相關國家發明專利，目前正在積極與相關應用企業合作，推廣該產品的市場應用。

一、 項目簡介荷葉出淤泥而不染的自清潔性能、蛾翅膀表面的自清潔性能、水黽的腿在水面上自由行走而不下沉、魚體表面在油污污染的水中保持自身清潔等一系列自然界中的超疏水、超雙疏現象引起了許多學者的極大關注。近年來國內外關于超疏水、超雙疏的研究都有大量文獻報道。然而依照這些方法制備超疏水/超雙疏涂層的成本非常高且技術要求嚴格，進行大規模工業生產幾乎在短期內難以實現。2013年美國Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今為止也是唯一一家通過簡單噴涂即可實現超疏水界面的超疏水的涂層。目前張旭教授課題組已經成功開發了具有世界領先技術的超雙疏、自清潔涂層，此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。例如，直接噴涂在衣物、鞋帽、帳篷表面可實現自清潔、防雨功能，達到免清洗作用，并具有織物原有的透氣性；噴涂在高壓電網輸電支架以及風力發電扇葉上可防止結冰；噴涂木材表面可實現戶外的防潮、防霉；噴涂電路板上可實現防水、防潮；噴涂在高層建筑物表面可實現自清潔等等。此外，此種材料的生產無排放、無污染。張旭教授課題組已經實現了小試生產制備，實驗室即可制備公斤級產品，取得了目前已知除美國Ultra Ever-dry公司以外全球唯一能夠公斤級制備超雙疏、自清潔涂層的技術，并在一些方面超過該公司產品，例如已經能夠突破超雙疏涂層白色限制，得到各種顏色的超雙疏涂層；能夠對食用油、導熱油、甲苯、氯仿等實現超疏油；通過簡單調整可實現只超疏水但親油，噴涂后的織網可對油水兩相實現快速、簡便的油水分離。該技術已申請四項相關國家發明專利，目前正在積極與相關應用企業合作，推廣該產品的市場應用。二、 項目技術成熟程度已實現實驗室的小試制備（5L反應釜）。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）噴涂在材料表面對油（食用油、導熱油、甲苯、氯仿等）和水接觸角大于150度，滾動角小于10度，耐受溫度使用溫度范圍可以在-34℃~149℃之間，目前已申請四項國家發明專利。四、 市場前景（應用領域、市場分析等）此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。在早期，人們對于如何防水、防油一直以來都是熱衷討論的話題，畢竟沒有人會愿意打掃廚房里各種油污，或者自己的手機掉進水里當場報銷損失慘重。各色疏水、疏油涂層幾乎成為人們生活中不可或缺的化學用品，小到手表、雨傘，大到航海航天，都可以找到疏水、疏油涂層的身影。例如:  ? 能源行業我國南北交界地區冬季長出現凍雨現象，結冰對風力發電扇葉、高壓輸電線支架產生很大的影響，該涂層的超疏水的微小滾動角可使材料表面無水存留，避免材料表面結冰。此外，自清潔作用在太陽能電池板上的應用也具有廣闊的空間。? 油水分離我們開發的超雙疏涂層之一超疏水親油涂層噴涂在普通紗網上，普通篩網即可具有油過、水不過的特點。紗網親油，因此油能輕易通過篩網，而織網表面超疏水、極小滾動角，水在織網表面迅速流走，達到油水分離作用。如果在普通瓶子口蒙上該種紗網可在油水混合液撈取，只有油能進入瓶子中（如圖所示）。? 軍事國防噴涂有超雙疏涂層的織物具有自清潔作用，同時涂層滲透到織物中增加了其耐磨性，更為重要的是能夠保證織物的透氣性，因此可制成作戰服、野外帳篷、背包、手套等等戶外用品 。此外超雙疏涂層在防腐、防凍、防潮方面對武器裝備無疑具有最強保護作用。? 日用品超疏水雨衣、雨傘使使用過的雨具，無水積存，直接收納放入背包中；噴涂超疏油涂層的抽油煙機可滴油不沾全部回收；噴涂在廁所衛浴上可有效避免尿垢的產生。? 建筑物自清潔我們開發的超雙疏自清潔涂層具有抗紫外線作用，對戶外墻體具有較強的粘附性，同時開發出彩色超雙疏自清潔涂層，對高層建筑具有自清潔作用。? 防腐、防潮作用我們已經進行了初步的應用嘗試，噴涂超雙疏涂層的金屬在濃酸中具有一定的抗腐蝕作用；由于極小的滾動角，對戶外的金屬制品具有很強的抗腐蝕作用；噴涂在木材表面可達到防腐、防潮的作用。? 船舶行業：如果船體噴涂上超疏水涂層，船只行駛過程中與水的摩擦會大大降低，這樣對燃油就會節省很多，海藻之類吸附在船底的現象也會減少很多，對于船舶的護理會減輕很多工作，其實也是減少成本。船舶方面，目前船只有一半以上的驅動能是被船體與水之間的摩擦消耗掉的。如果能通過特殊涂層在船體表面形成空氣膜，船與水摩擦而造成能耗則能降低10％，因而可以大量節省燃油。一般船舶航行中受到的阻力有3種,即船體運動引起的興波阻力、產生旋渦引起的旋渦阻力以及由于水和船體之間接觸產生的摩擦阻力.在這3種阻力中,對于油船那樣的低速肥大型船舶,摩擦阻力要占全部阻力的80%以上,而對通常的貨船約占70%的比例。因此,降低摩擦阻力是一項重要的技術。 應用在航海以及航天事業，以減小因為液體產生的阻力，達到節能環保且高效轉換動能的效果。? 電子元件行業可以應用在真正防水的電子元件上，或者是需要經常接觸帶腐蝕性液體的工作人員，這款涂層的誕生不得不說是一個福音，例如一些電子原件需要進入到水中、高溫中、冰塊中、油中等一些特殊環境工作，有了超雙疏涂層，就不用擔心了，可有效解決問題。  在電子元件上覆蓋厚度遠比人類頭發直徑小的薄膜涂層后，水無法真正接觸到關鍵電子元件，也就不能對其造成損害。 通信設備其它室內室外設備都可以使用，延長壽命，使用功效不會降低，免受雨水的干擾。  五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）可面談六、 生產設備常規反應釜，無三廢排放；噴涂設備七、 效益分析目前全球唯一生產廠商美國Ultra-ever Dry推出的超疏水涂層價格為：底層涂層約人民幣70萬/噸、表層涂層人民幣140萬/噸。八、 合作方式共同開發市場。九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）聯系人：張旭 博士/教授河北工業大學化工學院高分子科學與工程系天津市紅橋區光榮道8 號E-mail：[email protected]：022-60200443

超疏水表面具有如自潔，疏水防污等特性，使其在眾多領域都有巨大的應用前景。透明性的引入擴展了其在擋風玻璃，玻璃幕墻等領域的應用面。目前，透明超疏水涂層普遍存在易磨損，制作工藝復雜，缺少大規模制備的操作性，成本昂貴等缺點。本涂層利用長鏈硅烷修飾兩種100nm粒徑以下二氧化硅溶膠直接涂覆于由膠黏劑處理過的基材表面并稍加摩擦獲得耐磨透明超疏水涂層。此涂層相較于氣相沉積，模版法，刻蝕等技術制作方法簡單，步驟與用時較少，并能大面積制備，重復涂覆。同時，制備價格較低，原料低毒環保，產品實用性強。

研究成果于2011年發表在Energy & Environmental Science。2010年ISI公布該期刊影響因子為8.5，在主題分類《環境科學類》中排名第一，目前，國內累計發表在該期刊的論文不超過20篇。本研究成果獲得了該期刊專家的高度評價，在疏水性吸附材料的研究領域中處于前沿地位。（1）將少量HCMP-1摻雜到海綿中，改性后的海綿表現出超強疏水性、吸附能力比HCMP-1還要高。（2）原地再生工藝簡單，HCMP-1/海綿只吸附有機物不吸附水，再生過程中通過簡單的擠壓，就可將有機物排出。 由于海綿價格非常低廉，使得HCMP-1/海綿在大規模水處理、液-液分離等方面具有很強的市場和實用性。此外，HCMP-1/海綿循環使用20次后吸附能力不變，與傳統的吸附材料相比，實際工業應用中的運行費用將會顯著降低。