真空电子束蒸发法制备聚合物薄膜及其疏水性研究(2)
1.1 PTFE薄膜材料
1.1.1 PTFE薄膜简介
PTFE由于其优越的化学和物理性能，如耐高温、耐压、耐腐蚀、摩擦系数小等[7]特点在高新技术领域获得了广泛应用，因此，PTFE薄膜的研究受到了广泛的重视[8]。但由于其表面浸润性差，在很大程度上限制了它在许多领域中的应用[9]。近年，围绕PTFE材料的表面改性已进行了大量的研究[10~12]，也获得了一定的进展。低的表面能赋予了聚四氟乙烯良好的疏水性。针对PTFE只能烧结成型的缺点，人们进行了许多PTFE高分子膜的成膜试验，以开发利用PTFE的优良性能[13]。 现已发现使用离子镀技术[6]、等离子技术[14]、超细 PTFE 粉末喷涂[15]等多种技术都可以成功制备出 PTFE超疏水薄膜[16]。
1.1.2 PTFE薄膜的结构
在PTFE薄膜表面上的微孔结构呈现为蜘蛛网状。蜘蛛网状结构中是排列方向与拉伸方向平行微纤文，孔隙在众多的微纤文之间形成，而许多微纤文相互连接形成纤文束，纤文束的的连接处则为结点。PTFE薄膜的截面是一种网络结构，在孔的三文结构上有网状连通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的变化，可能有多个微孔组成一个通道，也有可能一个微孔与多个通道相连[17]。
1.1.3 PTFE薄膜的疏水性
人们最早开始关注超疏水现象是受到自然界中荷叶效应的启发，自此之后超疏水现象就引起了人们广泛的关注[18]。这些年来通过大量的实验摸索得出结论：一般通过两个步骤就可以得到超疏水表面，第一步是构造具有微纳米结构的粗糙表面，第二步则是用低表面能物质对所构造的粗糙表面进行表面修饰。对PTFE而言，由于其本身就是低表面能物质，所以只需要构造出粗糙表面就可以达到超疏水的目的。
1.2 薄膜的制备方法
近年来，有关薄膜制备方法的研究发展迅速，薄膜的制备方法也研究出了很多，但大体上按原理可分为液相法和气相法两大类。
1.2.1 液相法
常用的液相法主要有：
液相沉积法(LPD)：主要是通过液相中原有的分子或原子之间相互作用，或者是向溶液中加入某些物质与原料发生反应，通过反应使物质在基底上形成薄膜。
溶胶－凝胶法[19]：通过此方法所制备的表面通常具有很高的接触角，常用它来制备在超疏水表面中起到关键作用的微纳米结构，所以此方法在发达国家超疏水涂层的研究中十分重要。Daoud[20]等用几种长链的硅烷偶联剂的共水解和缩聚反应在棉物品上低温下制备透明和耐久的超疏水硅基杂化膜。Pilotek[21]等利用含氟烷基三乙氧基硅烷在气-液界面聚集的特性采用溶胶-凝胶法在低温下与四乙氧基硅烷及气相硅石等一起制备出超疏水表面。Tadanaga[22]等用Al(O2sec-C4H9)3化学修饰后在基底上制备出20～50 nm 细小粗糙度的Al2O3 凝胶透明的超疏水薄膜。
模板法[23]：国内最常用来制备超疏水薄膜就是模板法。所谓模板法就是以粗糙的固体为模板，将低表面能物质挤压或涂覆到模板上，然后在模板表面成型、脱模最终得到超疏水薄膜。以中科院化学所为首的科学家们以多孔铝板[24]、植物叶或花瓣[25]、硅橡胶软模板[26]、具有微米级阵列和纳米孔阵列的铝板[27]等为模板，再使用一定的技术制得超疏水薄膜。
1.2.2 气相法
气相法按原理大致分为物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)两大类。
物理气相沉积法[28]一般由物质的气化、升华和急冷三个过程组成，只有在非平衡态下这些过程才能进行，所以该方法可以制备出平衡态下不存在的物质。
化学气相沉积法[29]是一种化学气相反应生长法，即在气相反应或化学反应中提供含有构成薄膜元素的一种或几种单质或化合物的气体原材料从而生成薄膜。与物理气相沉积法相比，CVD在相对较高压力环境下进行，且需要高温。
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