[发明专利]一种图案化聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种图案化聚合物层状材料，所述图案化聚合物层状材料包括至少三层层叠结构，分别为聚合物基材层、图案化结构层和表面封装层；所述图案化结构层具有分散的碗状凸起结构、凹槽或者多孔结构；所述表面封装层是覆盖在图案化结构层表面，并保留图案化结构层形状的封装层。本发明提供一种非传统多孔结构的新型大面积凸起碗状图案化结构，同时提供一种基于热固性聚合物体系的且含有无机纳米粒子的复合材料图案化技术；将图案化结构层在基材层上仿生生成，并结合上封装层原料，形成稳定的封装结构，达到增强图案化聚合物材料性能的目的。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，涉及一种改性的亲水或疏水层表面结构，特别涉及一种具有大面积图案化设计的聚合物材料。本发明的图案化聚合物表面结构具有低成本，可大面积制备的特点，相比于现有的图案化表面层状结构更具优势。

背景技术

材料表面的润湿性，如亲水性或疏水性，可以通过仿生学设计独特的结构以及材料本身亲疏水的不同来实现液体接触角的调整变化。通过不同的材料可以实现不同的表面润湿性，进而满足不同的工程应用环境要求。通过材料本身的亲疏水性虽然可以实现材料部分表面润湿性能的优化，但根据仿生学的研究理论，要想实现最佳的材料表面润湿特性调控，还应当考虑材料表面物理结构设计，而其中规整的图案化结构因为其特殊的应用而更受青睐，同时通过材料图案化结构设计和表面亲疏水的有效调控可以有效拓展聚合物材料的应用领域。

目前已有多种技术手段可以实现表面图案化结构构筑，例如嵌段共聚物自组装、飞秒激光刻蚀、3D打印、呼吸图案法等。但现有的这些图案化技术手段存在图案化面积小、或者需要多步骤处理、或设备成本高、或图案结构不可控等一种或多种不足之处，从而导致实际工业化应用还存在许多亟待解决的问题。例如呼吸图案法，主要是基于自组装水滴得到的动态模板，通过聚合物种类、溶剂种类、溶液浓度、实验温度、环境湿度等多种因素进行综合调控，从而制备得到蜂窝状的多孔聚合物膜结构。这种方法具有通用性强、成本低等优势，但因为其控制因素复杂、制备得到图案化结构面积小、通常为多孔结构、采用的体系一般仅为热塑性纯聚合物体系等不足，从而限制其实际应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有图案化技术手段存在图案化面积小、或需要多步骤处理、或设备成本高、或图案结构不可控等不足，同时提供一种非传统多孔结构的新型大面积凸起碗状图案化结构，同时提供一种基于热固性聚合物体系的且含有无机纳米粒子的复合材料图案化技术。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种图案化聚合物层状材料，所述图案化聚合物层状材料包括至少三层层叠结构，分别为聚合物基材层、图案化结构层和表面封装层。

所述图案化结构层具有分散的碗状凸起结构、凹槽或者多孔结构。

所述表面封装层是覆盖在图案化结构层表面，并保留图案化结构层形状的封装层。

优选地，所述表面封装层是连续的薄层结构。

本发明图案化聚合物层状材料在聚合物基材层表面制备图案化结构层，利用图案化结构层对聚合物表面的立体形貌进行设计，实现不同的聚合物表面形貌。最后以薄膜样表面封装层加以封闭，配合亲水性或疏水性功能材料，实现微观形貌和功能材料相互结合的效果，具有仿生学亲疏水润湿性改善增强的效果，能够发挥出突破一般材料表面特性的增强作用，具有重要实际应用意义。

本发明图案化聚合物中图案化结构层中：①分散的碗装凸起结构是一个一个独立的，四周较高的环状和中央较低的图形结构。②凹槽是图案化结构层上形成非贯穿的多孔结构，这些凹槽结构分散分布，形成高低落差分布。③多孔结构是图案化结构层中分散的多孔结构，多孔结构是四周高中间贯串的多孔结构，四周高的部分为连续的层状。

进一步，所述聚合物基材层为热塑性塑料膜或片、橡胶弹性膜或片。