一种由聚酰亚胺复合微球构成的超滑表面的简易制备方法

技术领域

本发明属于超滑表面材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺微球超滑表面材料的简易制备方法及其制得的超滑表面材料。

背景技术

自2011年液体灌注型多孔超滑表面的概念被提出以来，就被广泛的应用于抑菌、防冰冻、自清洁、流体传输等领域。由于其表面有一层稳定且连续的润滑油层，许多液滴在其表面滑动阻力小，难以浸润和黏附在表面，赋予其良好的滑动性能。然而在外界冲击，高温高压等条件下，润滑油层会损耗，且基底易被破坏，所以如何获得热稳定性好以及耐久性能好的超滑表面是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明目的为提供一种由聚酰亚胺复合微球构成的超滑表面的简易制备方法。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种聚酰亚胺微球超滑表面材料的简易制备方法，包括如下步骤：

(1)APT-PDMS的制备：以八甲基环四硅氧烷(D

进一步的，将适量的D

(2)聚酰胺酸微球的制备：以BAPP、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐(HPMDA)和APT-PDMS为原料，制备聚酰胺酸微球；进一步的，APT-PDMS、BAPP和HPMDA的摩尔比为0.4:0.6:1。

进一步的，以DMAc为溶剂，在室温下(一般0～35℃)，首先将LP、Span85和Tween80加入到三颈圆底烧瓶中充分搅拌(一般30min)，接着加入溶剂DMAc继续搅拌1h±30min，而后通5±10min氮气并称取设定摩尔比的APT-PDMS和BAPP进行充分反应(反应时间优选2h±30min)。最后分三次加入称好的HPMDA(在N

(3)超滑表面的制备：将聚酰胺酸微球分散于甲苯中，控制浓度为20～30mg/mL，滴涂在玻璃片上制备基底，烘干后进行热亚胺化反应得到聚酰亚胺微球组成的多孔基底，灌入二甲基硅油，垂直静置至少12h，最后得到超滑表面。

进一步的，玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，然后用鼓风机吹干以备后用，再将聚酰胺酸分散液于100℃的烘箱中将分散液滴涂在清洁好的玻璃基板上，热亚胺化条件为于300±20℃煅烧至少1h。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明以APT-PDMS、BAPP和HPMDA为原料，通过呼吸图法制备了独特的聚酰亚胺微球的超滑表面，超滑表面由一个个纳米级别的聚酰亚胺微球组成。另外通过改变APT-PDMS的分子量、APT-PDMS和BAPP的摩尔比以及滴涂时聚合物浓度等条件可以对基底的表面形貌进行控制。

附图说明

图1为实施例1步骤(1)中APT-PDMS反应式；

图2为实施例1步骤(2)和步骤(3)中合成聚酰胺酸以及聚酰亚胺的反应式；

图3为聚酰亚胺的红外光谱图；

图4为实施例1步骤(3)中由聚酰亚胺微球组合得到的多孔表面灌油后的滑动角图；

图5是由聚酰亚胺微球组合得到的多孔基底的扫描电镜图；

图6是聚酰亚胺的热重图；

图7是不同摩尔比制备的多孔基底的滑动角示意图。

具体实施方式

本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明下面结合实施例作进一步详述：

实施例1：

(1)APT-PDMS的制备(Mn＝3505)

分别称取29.7g的D

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.5:0.5)；

首先称取8g的液体石蜡LP、1.73g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续搅拌1h，分别称取1.75g的APT-PDMS和0.21g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。称取30mg步骤(2)中制得的聚酰胺酸溶于甲苯中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

图1为合成APT-PDMS的反应式。

图2为合成聚酰亚胺的反应式。

图3中a为制得的APT-PDMS的红外光谱图。APT-PDMS的红外光谱中在3407cm

图3中b为最终合成的聚酰亚胺微球的红外光谱图。聚酰亚胺的CO-NH特征吸收带中的C＝O 1700cm

实施例1制备的SLIPS滑动角为3°。

实施例2

(1)APT-PDMS制备方法如同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.4:0.6)；

首先称取8g的LP、1.72g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取1.40g的APT-PDMS和0.25g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。称取30mg聚合物分别溶于甲苯和三氯甲烷的混合溶液和甲苯溶液中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

实施例2制备的SLIPS滑动角为3°。

图4是滑动角。

图5为SEM图。

实施例3

(1)APT-PDMS制备的方法同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.6:0.4)；

首先称取8g的LP、1.73g的Span85和0.44g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取2.10g的APT-PDMS和0.16g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。称取30mg聚合物溶于甲苯中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

实施例3制备的SLIPS滑动角为3°。

实施例4

(1)APT-PDMS制备的方法同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.5:0.5)；

首先称取8g的LP、1.73g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取1.75g的APT-PDMS和0.21g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。分别称取30mg聚合物溶于甲苯或三氯甲烷中，经超声充分分散后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

实施例4制备的SLIPS滑动角为3°。

对比例1

(1)APT-PDMS制备的方法同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.8:0.2)；

首先称取8g的LP、1.73g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取2.79g的APT-PDMS和0.09g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。分别称取30mg聚合物溶于甲苯、三氯甲烷和甲苯的混合溶液中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

实施例5制备的SLIPS滑动角为11°。

对比例2

(1)APT-PDMS制备方法如同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.7:0.3)；

首先称取8g的LP、1.73g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取2.45g的APT-PDMS和0.12g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。分别称取30mg聚合物溶于甲苯或三氯甲烷中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

对比例1制备的SLIPS滑动角为13°。

对比例3

(1)APT-PDMS制备方法如同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.3:0.7)；

首先称取8g的LP、1.73g的Span85和0.43g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取3.1g的APT-PDMS和0.04g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。分别称取30mg聚合物溶于甲苯或三氯甲烷中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

对比例2制备的SLIPS不滑动。

对比例4

(1)APT-PDMS制备方法如同实施例1；

(2)聚酰胺酸微球的制备(APT-PDMS与BAPP的摩尔比为0.5:0.5)；

首先称取14g的LP、1.76g的Span85和0.47g的Tween80在三颈圆底烧瓶中反应30min后，加入2.5g的DMAc继续反应1h，分别称取1.75g的APT-PDMS和0.21g的BAPP在干燥的N

(3)超滑表面的制备

玻璃基板置于超声浴中，分别用乙醇和丙酮溶液清洗3遍，接着用鼓风机吹干以备后用。分别称取30mg聚合物溶于甲苯、三氯甲烷中，经超声充分溶解后，充分溶解后在100℃的烘箱中将溶液滴涂在清洁好的玻璃基板上烘干，再由马弗炉300℃煅烧1h后，灌入二甲基硅油，将玻璃片垂直放置过夜(至少12h)使表面多余的油脂在重力作用下流失得到SLIPS。

对比例3制备的SLIPS不滑动。

基于以上实施例和对比实施例的验证，本发明以BAPP、APT-PDMS以及HPMDA为原料，调节反应条件，制备了由一个个聚酰亚胺微球构成的多孔基底结构，聚酰亚胺微球为纳米级别的小球。该结构在灌油之后的滑动角为3°，具有良好的热稳定性、耐久性、防污性、自清洁等性能。

对比了BAPP与APT-PDMS不同比例的多孔基底接触角，如表1所示。其中比例为0.4:0.6的基底滑动性能最好。

表1为BAPP与APT-PDMS比例不同的多孔基底灌油前后的静态接触角以及滑动角

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。