制備防污自潔膜材其表層必須滿足兩個條件：一是物質的表面具有很低的固體表面能；二是在低表面能物質的表面上構建有一定粗糙度的微米與納米相結合的階層結構[6]。表層面材料的界面張力是決定親水和疏水的前提,因此,低表面能物質具有較低的界面張力，是疏水性的最基本條件。表面微細結構是顯著提高其疏水性能的關鍵因素。因此,在低表面能物質上構建粗糙表面和在粗糙的表面結構上修飾低表面能的物質,是研制仿生超疏水性材料的途徑[7]。
典型的低表面能材料是有機硅和氟樹脂以及其相應的改性樹脂。氟碳樹脂以其固有的低表面能特性,被廣泛用于制造疏水表面。目前常用的有：Teflon(特氟隆)系列、PVDF和FEVE(一種含氟樹脂)等。聚硅氧烷是僅次于氟碳樹脂的第二種制備疏水表面的常用材料。常用的有機硅單體有：有機氯硅烷單體、有機烷氧基硅烷單體、有機酰氧基硅烷單體、有機硅醇和含有機官能團的有機硅單體等。有機硅樹脂薄膜主要是通過在一定條件下水解，在水解過程中加入一定量的堿性或酸性物質作為催化劑，通過縮聚和聚合反應，可制得物理和化學性能良好的高分子硅氧薄膜。在氟樹脂中引入Si-O鍵，可提高其耐熱性，使涂層具有更廣泛的應用范圍。如采用乙烯基硅烷單體、氟烯烴、乙烯基醚共聚，所得產品的涂層不僅疏水性能優異,而且耐候性、耐藥品性、耐溶劑性、耐熱性、低摩擦性、透明性和附著力等性能優良。
制備合適微米—納米級粗糙結構的方法是防污自潔研究的關鍵。從制備方法來說,主要有蒸汽誘導相分離法、模板印刷法、電紡法、溶膠—凝膠法、模板擠壓法、激光和等離子體刻蝕法、拉伸法、腐蝕法以及其他方法。Chen等利用氧等離子體,分別刻蝕經烷基硫醇修飾后的自組裝納米聚苯乙烯薄膜表面和Teflon薄膜表面,前者的表面接觸角從刻蝕前的132°變為170°，后者接觸角為168°。Khorasani[8]等利用CO2脈沖激光作為誘導源,在聚二甲基硅氧烷薄膜表面制備出了多孔有序的超疏水表面,表面接觸角為175°。Lu等加熱聚四氟乙烯到玻璃點溫度,利用多孔氧化鋁模板在聚四氟乙烯薄膜表面成功地制備了柱狀的聚四氟乙烯纖維表面,其表面接觸角為161°。Xu等利用電引發聚合和化學聚合工藝在聚吡咯(PPy) 薄膜中摻雜全氟辛烷磺酸(PFOS) 作為誘導劑,得到具有雙重結構的粗糙表面,其表面具有較好的疏水性。Yuan等將聚苯乙烯顆粒溶于四氫呋喃溶液,并在常溫下向上述溶液中加入一定量的無水乙醇,在硅片表面制得了接觸角大于150°的多孔薄膜。其中乙醇溶液的加入減緩了上述溶液的揮發速度,延長了該溶液的凝固時間,進而使聚苯乙烯在成膜過程中,微粒生長結構更為規則;另外,乙醇和四氫呋喃的揮發,增加了聚苯乙烯薄膜中的氣孔率,使該薄膜表面粗糙度增大,提高了其疏水性能。Nema等[9]將聚四氟乙烯粉體在450℃裂解成四氟乙烯和六氟丙烯后，用高純N2作為等離子氣體,利用擴大等離子電弧(EPA)工藝在不銹鋼表面沉積出了規則的類聚四氟乙烯的納米結構,其表面接觸角為165°超臨界二氧化碳作為一種新興的、無污染的高分子改性方法用于制備具有自清潔功能的膜材也取得很好的效果。
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