制备防污自洁膜材其表层必须满足两个条件：一是物质的表面具有很低的固体表面能；二是在低表面能物质的表面上构建有一定粗糙度的微米与纳米相结合的阶层结构[6]。表层面材料的界面张力是决定亲水和疏水的前提,因此,低表面能物质具有较低的界面张力，是疏水性的最基本条件。表面微细结构是显著提高其疏水性能的关键因素。因此,在低表面能物质上构建粗糙表面和在粗糙的表面结构上修饰低表面能的物质,是研制仿生超疏水性材料的途径[7]。
典型的低表面能材料是有机硅和氟树脂以及其相应的改性树脂。氟碳树脂以其固有的低表面能特性,被广泛用于制造疏水表面。目前常用的有：Teflon(特氟隆)系列、PVDF和FEVE(一种含氟树脂)等。聚硅氧烷是仅次于氟碳树脂的第二种制备疏水表面的常用材料。常用的有机硅单体有：有机氯硅烷单体、有机烷氧基硅烷单体、有机酰氧基硅烷单体、有机硅醇和含有机官能团的有机硅单体等。有机硅树脂薄膜主要是通过在一定条件下水解，在水解过程中加入一定量的碱性或酸性物质作为催化剂，通过缩聚和聚合反应，可制得物理和化学性能良好的高分子硅氧薄膜。在氟树脂中引入Si-O键，可提高其耐热性，使涂层具有更广泛的应用范围。如采用乙烯基硅烷单体、氟烯烃、乙烯基醚共聚，所得产品的涂层不仅疏水性能优异,而且耐候性、耐药品性、耐溶剂性、耐热性、低摩擦性、透明性和附着力等性能优良。
制备合适微米—纳米级粗糙结构的方法是防污自洁研究的关键。从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶—凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。Chen等利用氧等离子体,分别刻蚀经烷基硫醇修饰后的自组装纳米聚苯乙烯薄膜表面和Teflon薄膜表面,前者的表面接触角从刻蚀前的132°变为170°，后者接触角为168°。Khorasani[8]等利用CO2脉冲激光作为诱导源,在聚二甲基硅氧烷薄膜表面制备出了多孔有序的超疏水表面,表面接触角为175°。Lu等加热聚四氟乙烯到玻璃点温度,利用多孔氧化铝模板在聚四氟乙烯薄膜表面成功地制备了柱状的聚四氟乙烯纤维表面,其表面接触角为161°。Xu等利用电引发聚合和化学聚合工艺在聚吡咯(PPy) 薄膜中掺杂全氟辛烷磺酸(PFOS) 作为诱导剂,得到具有双重结构的粗糙表面,其表面具有较好的疏水性。Yuan等将聚苯乙烯颗粒溶于四氢呋喃溶液,并在常温下向上述溶液中加入一定量的无水乙醇,在硅片表面制得了接触角大于150°的多孔薄膜。其中乙醇溶液的加入减缓了上述溶液的挥发速度,延长了该溶液的凝固时间,进而使聚苯乙烯在成膜过程中,微粒生长结构更为规则;另外,乙醇和四氢呋喃的挥发,增加了聚苯乙烯薄膜中的气孔率,使该薄膜表面粗糙度增大,提高了其疏水性能。Nema等[9]将聚四氟乙烯粉体在450℃裂解成四氟乙烯和六氟丙烯后，用高纯N2作为等离子气体,利用扩大等离子电弧(EPA)工艺在不锈钢表面沉积出了规则的类聚四氟乙烯的纳米结构,其表面接触角为165°超临界二氧化碳作为一种新兴的、无污染的高分子改性方法用于制备具有自清洁功能的膜材也取得很好的效果。
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