一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法技术

技术编号:18568604 阅读:41 留言:0更新日期:2018-08-01 05:01
本发明专利技术公开了一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法。在连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布有呈规则几何图案的疏水高分子聚合物微模块;且连续的亲水高分子聚合物薄膜与疏水高分子聚合物微模块的表面齐平。本发明专利技术连续的亲水组分的表面与水结合,在微气泡间形成了相对稳定的液膜,这有助于提高微气泡的稳定性。亲疏水两性微图案化高分子模板因其表面的这种特殊的浸润性能,为降低水环境中摩擦表面的摩擦阻力系数提供了保证。

Amphoteric micropatterned polymer template with hydrophobicity and hydrophobicity and preparation method thereof

The invention discloses a hydrophobic and amphoteric micropatterned polymer template and a preparation method thereof. A hydrophobic polymer micromodule with regular geometric patterns is arranged on the continuous hydrophilic polymer film, and the surface of the continuous hydrophilic polymer film is homogeneous with the surface of the hydrophobic polymer micromodule. The surface of the continuous hydrophilic component is combined with water to form a relatively stable liquid film between the microbubbles, which helps to improve the stability of the microbubbles. The hydrophobic amphoteric micropatterned polymer template provides a guarantee for reducing the friction resistance coefficient of the friction surface in water environment because of its special surface wettability.

【技术实现步骤摘要】
一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法
本专利技术属于高分子合成
,具体涉及一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法。
技术介绍
船舶或水下航行器航行时与水接触,由于水的粘性作用而产生摩擦阻力,航行阻力的大小与水接触面积的大小成正比。由于空气的粘性远小于水的粘性,研究表明,同一固态物体在空气中的摩擦阻力比在水中小800多倍,所以设法用一层空气将船体与水隔开,减少船体与水的接触,将有效地提高船舶或水下航行器的航速与航程。100多年来,许多国家投入了大量人力物力研究船舶空气润滑,并提出了许多的研究成果和专利,但由于无法同时兼顾船体结构、制造成本和工艺、环境保护等诸多因素,至今尚无高效、全面的解决方案。据报道,2011年全球船用油的年消耗量约为1.95亿吨,价值达1300亿美元。如果能有效的降低船舶或水下航行器的航行阻力,将节约大量的资源能源。因此,开发一种经济、实用、环保的减阻模板,不仅满足坚持节约优先、保护优先、形成节约资源和保护环境的发展要求,同时也有着重大的经济效益。
技术实现思路
本专利技术目的在于为船舶或水下航行器的水下减阻涂层提供一种新型的结构模板,达到降低船舶或水下航行器在水中的航行阻力的目的。本专利技术同时还提供了其制备方法。为达到上述目的,采用技术方案如下:一种亲疏水两性微图案化高分子模板,在连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布有呈规则几何图案的疏水高分子聚合物微模块;且连续的亲水高分子聚合物薄膜与疏水高分子聚合物微模块的表面齐平。按上述方案,所述高分子模板厚度为0.5-50μm;所述规则几何图案的大小在1.5-1000μm;疏水高分子聚合物微模块在连续的亲水高分子聚合物薄膜上面积占有率在5~70%之间。按上述方案,所述亲水高分子聚合物薄膜为聚丙烯酸类树脂。按上述方案,所述疏水高分子聚合物为有机硅氟类树脂。按上述方案,所述规则几何图案为圆形、正五边形或正六边形。上述亲疏水两性微图案化高分子模板的制备方法,包括以下步骤:1)在基材上喷涂含亲水基团的烯烃单体,升温引发聚合,在基材表面形成连续的亲水高分子聚合物薄膜;2)采用激光刻蚀,进行微图案化加工;使连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布有呈规则几何图案的镂空结构;3)将疏水单体填充到镂空结构中,升温引发聚合形成疏水高分子聚合物微模块,得到亲疏水两性微图案化高分子模板。按上述方案,所述含亲水基团的烯烃单体为丙烯酸。按上述方案,所述疏水单体为疏水单体甲基丙烯酸十三氟辛酯。上述亲疏水两性微图案化高分子模板作为船舶或水下航行器减阻涂层的应用。本专利技术两性微图案化高分子模板应用于减阻涂层相对于现有技术具有以下有益效果:微图案化的高分子模板中疏水微模块以点阵的形式分布在亲水膜中,当模板浸入到水中时,由于疏水高分子聚合物微模块具备疏水性,将阻止水环境对其表面的浸润,因而模板表面的空气能够以微气泡的形式稳定的分布在疏水微模块的表面上,诸多的微气泡在模板的表面形成一层气膜,这将显著降低水与摩擦面之间的剪切力,从而降低了水流过摩擦面时的摩擦阻力系数。同时,连续的亲水组分的表面与水结合,在微气泡间形成了相对稳定的液膜,这有助于提高微气泡的稳定性。亲疏水两性微图案化高分子模板因其表面的这种特殊的浸润性能,为降低水环境中摩擦表面的摩擦阻力系数提供了保证。本专利技术亲疏水两性微图案化高分子模板具有高效、稳定的水下减阻作用,具有广阔的开发前景。附图说明附图1:实施例1亲疏水两性微图案化高分子模板示意图;附图2:实施例2亲疏水两性微图案化高分子模板示意图;附图3:实施例3亲疏水两性微图案化高分子模板示意图。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案,但不作为对本专利技术保护范围的限制。实施例11)在基材上喷涂含亲水基团的丙烯酸水溶液,升温至80℃引发聚合,在基材表面形成连续的亲水高分子聚合物薄膜,薄膜的厚度为0.5~50μm;2)采用激光刻蚀,进行微图案化加工;使连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布直径为1.5~1000μm的圆形镂空结构;3)将疏水单体甲基丙烯酸十三氟辛酯填充到镂空结构中,升温至80℃引发聚合形成疏水高分子聚合物微模块,得到表面齐平的亲疏水两性微图案化高分子模板。按照下述方法,分别制备对比例1、对比例2、对比例3共三种减阻涂层,其各种涂层的摩擦系数如表1所示。对比例1采用亲水单体丙烯酸的高聚物作为减阻涂层。对比例2采用疏水单体甲基丙烯酸十三氟辛酯的高聚物作为减阻涂层。对比例3重复实施例1的工艺方法,将疏水单体甲基丙烯酸十三氟辛酯的高聚物作为连续的薄膜,将亲水单体丙烯酸的高聚物填充到镂空结构中,即得到实施例1的反相结构作为减阻涂层。按照上述方法,分别制备对比例1、对比例2、对比例3共三种减阻涂层,并测试四种样品的摩擦系数。试验依据国标GB10006-88设计,试验台面选用表面平整的304不锈钢钢板,试验前,用花洒在304不锈钢钢板的表面均匀地喷洒水,喷洒时间为1min,使试验台面充分湿润。每组试验重复5次,并取平均值,各涂层的摩擦系数如表1所示。表1不同模板的摩擦系数减阻模板实施例1对比例1对比例2对比例3摩擦系数0.26550.40640.38310.3167通过对比分析表中的摩擦系数可知,亲疏水交替的表面结构可以有效的降低减阻涂层的摩擦系数。其中,聚甲基丙烯酸十三氟辛酯填充聚丙烯酸涂层的摩擦系数最小,减阻效果最优。实施例2按照实施例1的具体方法,制备镂空结构为正五边形的聚甲基丙烯酸十三氟辛酯填充聚丙烯酸的减阻涂层;实施例3按照实施例1的具体方法,制备镂空结构为正六边形的聚甲基丙烯酸十三氟辛酯填充聚丙烯酸的减阻涂层。各涂层的摩擦系数如下表2所示。通过对比分析可知,镂空结构为圆形的高分子模板减阻性能最优。表2疏水分散相形状对模板摩擦系数的影响微图案形状实施例1实施例2实施例3摩擦系数0.26550.32570.3086本文档来自技高网...
一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法

【技术保护点】
1.一种亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于在连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布有呈规则几何图案的疏水高分子聚合物微模块;且连续的亲水高分子聚合物薄膜与疏水高分子聚合物微模块的表面齐平。

【技术特征摘要】
1.一种亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于在连续的亲水高分子聚合物薄膜上排列分布有呈规则几何图案的疏水高分子聚合物微模块;且连续的亲水高分子聚合物薄膜与疏水高分子聚合物微模块的表面齐平。2.如权利要求1所述亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于所述高分子模板厚度为0.5-50μm;所述规则几何图案的大小在1.5-1000μm;疏水高分子聚合物微模块在连续的亲水高分子聚合物薄膜上面积占有率在5~70%之间。3.如权利要求1所述亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于所述亲水高分子聚合物薄膜为聚丙烯酸类树脂。4.如权利要求1所述亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于所述疏水高分子聚合物为有机硅氟类树脂。5.如权利要求1所述亲疏水两性微图案化高分子模板,其特征在于所述规则几何图案为圆形、正五边形或正...

【专利技术属性】
技术研发人员:白秀琴王超宝郭智威袁成清董从林
申请(专利权)人:武汉理工大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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