[发明专利]一种亲疏水两性微图案化高分子模板及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明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。

本发明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：