一種超疏水涂層及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料表面及無機多孔材料領域，具體涉及一種超疏水涂層及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 超疏水表面是指與水的靜態接觸角大于150°，并且滾動角小于10°的表面。這樣的 表面在自然界廣泛存在，如荷葉，蝴蝶的翅膀，蒼蠅的復眼，水黽的腿等等。在超疏水表面 上，水滴呈球形，并且隨著表面傾斜，水滴可以輕松的滾動，帶走表面的灰塵，所以超疏水表 面具有自清潔功能。由于水不能在上面鋪張開，所以還具有防霜凍，防霧，防雪，防腐蝕，防 粘附等的功能，因此在建筑涂料，織物整理，交通運輸，電力系統等領域有廣泛的應用前景。
[0003] 超疏水表面的構造需要兩個條件，一是要有粗糙結構(微米和納米結構），荷葉表 面不僅存在有微米級（IOwn左右）的突起，而且在這些突起上還存在納米級（IOOnm左右）的 結構：二是要有低表面能物質，低表面能物質如含氟、含硅的物質具有優良的疏水效果。無 機納米材料由于其尺寸介于1到IOOnm之間，所以與有機材料復合以后可以比較容易的構造 出微納米結構，加入含氟類物質就可能使其達到超疏水的效果。
[0004] 現在很多超疏水材料的制備步驟比較繁瑣或者制備條件非常苛刻。超疏水表面的 制備方法中常見的有溶膠凝膠法、刻蝕法、化學氣相沉積法、靜電紡絲法等等，其中溶膠凝 膠法需要先制備出納米粒子，再對其進行改性，化學氣相沉積也是分為制備粗糙結構和疏 水改性等多個步驟;刻蝕法則分為等離子刻蝕、光刻蝕和酸刻蝕等等，靜電紡絲需要紡絲， 再編制成網，它們都需要相應的設備，以及嚴格控制實驗條件，才能達到超疏水的效果。
【發明內容】
[0005] 為了模仿自然界的超疏水現象，簡單的制備出超疏水涂層，并有效用于基材表面， 本發明提供了一種制備超疏水涂層的方法，并用該方法在基材表面形成了超疏水涂層。
[0006] 本發明提供一種超疏水涂層，其由制備方法包括如下步驟：
[0007] a.將1-5重量份的天然沸石加入到50-100重量份的乙醇中，超聲分散10-30min，再 加入0.15-0.85重量份的全氟癸基三氯硅烷，繼續超聲分散10-30min得分散液；
[0008] b.將基材浸入步驟a中的所述分散液中3-5min后取出并在50-70°C溫度下干燥 30min以上；
[0009] c.重復步驟b兩到三次在基材表面形成超疏水涂層。
[0010] 進一步，步驟a中的所述沸石為斜發沸石、絲光沸石、鈣沸石和菱沸石中的任一種 或多種的混合物。
[0011] 進一步，步驟a中超聲分散的超聲頻率為10-40KHZ，超聲功率為40-100W。
[0012]進一步，所述超疏水涂層的厚度為50-100μπι。
[0013 ]進一步，所述基材為紙、鋼材或陶瓷中的任一種。
[0014]相比于現有技術，本發明的積極效果為:本發明天然沸石屬于無機多孔材料，在涂 層中能容易形成微納結構，同時沸石表面存在很多羥基，全氟癸基三氯硅烷與其縮合后降 低其表面能，從而達到超疏水效果;天然沸石屬于無機多孔材料，廉價易得;制備方法簡單 并且易于工業化，方便得到具有超疏水涂層的產品；該涂層具有自潔能力且能適用多種基 材，用途廣范。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明實施例1所制備的超疏水涂層的掃描電鏡圖；
[0016] 圖2為本發明實施例1所制備的超疏水涂層的接觸角圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并 非用于限定本發明的范圍。
[0018] 本發明中所使用的方法，如無特殊規定，均為常規方法，本發明所使用的試劑，如 無特殊規定，均為市售產品。
[0019] 實施例1
[0020] 稱取2g天然斜發沸石加入到50g乙醇中，超聲分散30min，再加入0.17g全氟癸基三 氯硅烷，繼續超聲IOmin得分散液，將實驗室用常規圓形濾紙在所述分散液中浸3min后取出 并在60°C下干燥30min，將干燥后的濾紙再次浸入所述分散液中，3min后取出并再次干燥 30min，所述濾紙表面形成超疏水涂層。所述超聲分散時的條件為，超聲頻率為40KHz，超聲 功率為100W。圖1至圖2分別為所述濾紙表面超疏水涂層的掃描電鏡圖、接觸角圖，從圖中可 見疏水涂層有較好的微納結構和良好的疏水性能。
[0021] 實施例2
[0022] 稱取5g天然絲光沸石加入到100g乙醇中，超聲分散60min，再加入0.85g全氟癸基 三氯硅烷，繼續超聲30min得分散液，將實驗室用常規圓形濾紙在所述分散液中浸5min后取 出并在70°C下干燥30min，將干燥后的濾紙再次浸入所述分散液中，5min后取出并再次干燥 30min，再次將干燥后的濾紙浸入所述分散液中，3min后取出并最后干燥45min，所述濾紙表 面形成超疏水涂層。所述超聲分散時的條件為，超聲頻率為20KHz，超聲功率為60W。
[0023] 實施例3
[0024] 稱取3g天然鈣沸石加入到60g乙醇中，超聲分散45min，再加入0.45g全氟癸基三氯 硅烷，繼續超聲45min得分散液，將實驗室用常規圓形濾紙在所述分散液中浸4min后取出并 在65°C下干燥45min，將干燥后的濾紙再次浸入所述分散液中，4min后取出并再次干燥 45min，所述濾紙表面形成超疏水涂層。所述超聲分散時的條件為，超聲頻率為20KHz，超聲 功率為60W。
[0025] 實施例4
[0026] 稱取3g天然斜發沸石加入到60g乙醇中，超聲分散45min，再加入0.45g全氟癸基三 氯硅烷，繼續超聲45min得分散液，將表面經打磨清洗處理的鋼板試塊在所述分散液中浸 4min后取出并在65°C下干燥45min，將干燥后的鋼板試塊再次浸入所述分散液中，4min后取 出并再次干燥45min，所述鋼板試塊表面形成超疏水涂層。所述超聲分散時的條件為，超聲 頻率為20KHz，超聲功率為60W。
[0027] 實施例5
[0028] 稱取3g天然絲光沸石加入到100g乙醇中，超聲分散60min，再加入0.65g全氟癸基 三氯硅烷，繼續超聲30min得分散液，將表面經打磨清洗處理的鋼板試塊在所述分散液中浸 5min后取出并在70°C下干燥30min，將干燥后的鋼板試塊再次浸入所述分散液中，5min后取 出并再次干燥30min，再次將干燥后的鋼板試塊浸入所述分散液中，5min后取出并最后干燥 30min，所述鋼板試塊表面形成超疏水涂層。所述超聲分散時的條件為，超聲頻率為30KHz， 超聲功率為80W。
[0029]使用接觸角儀器(JC2000A，上海中晨設備有限公司）測試實施例1至5中制得的超 疏水涂層上水珠的接觸角，測試結果如下：
[0031] 從上述接觸角數據可知，本發明提供的方法在紙及鋼材類基材表面形成的超疏水 涂層具有良好的疏水性能。
[0032] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種超疏水涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： a. 將1-5重量份的天然沸石加入到50-100重量份的乙醇中，超聲分散10-30min，再加入 0.15-0.85重量份的全氟癸基三氯硅烷，繼續超聲分散10-30min得分散液； b. 將基材浸入步驟a中的所述分散液中3-5min后取出并在50-70°C溫度下干燥30min以 上； c. 重復步驟b兩到三次在基材表面形成超疏水涂層。2. 根據權利要求1所述的一種超疏水涂層的制備方法，其特征在于，步驟a中的所述天 然沸石為斜發沸石、絲光沸石、鈣沸石和菱沸石中的任一種或多種的混合物。3. 根據權利要求1所述的一種超疏水涂層的制備方法，其特征在于，步驟a中超聲分散 的超聲頻率為10-40KHZ，超聲功率為40-100W。4. 根據權利要求1所述的一種超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述超疏水涂層的 厚度為 50-100μπι。5. 根據權利要求1至4任一項所述的一種超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述基 材為紙、鋼材或陶瓷中的任一種。6. -種超疏水涂層，其特征在于，由權利要求1至5任一項所述的制備方法制得。
【專利摘要】本發明屬于材料表面及無機多孔材料領域，具體涉及一種超疏水涂層及其制備方法，包括以下步驟：a.將1-5重量份的天然沸石加入到50-100重量份的乙醇中，超聲分散10-30min，再加入0.15-0.85重量份的全氟癸基三氯硅烷，繼續超聲分散10-30min得分散液；b.將基材浸入步驟a中的所述分散液中3-5min后取出并在50-70℃溫度下干燥30min以上；c.重復步驟b兩到三次在基材表面形成超疏水涂層。本發明天然沸石屬于無機多孔材料，在涂層中能容易形成微納結構，同時沸石表面存在很多羥基，全氟癸基三氯硅烷與其縮合后降低其表面能，從而達到超疏水效果；天然沸石廉價易得；制備方法簡單并且易于工業化；該涂層具有自潔能力且能適用多種基材，用途廣范。
【IPC分類】D21H17/06, C09D1/00, D21H17/13, D21H17/68, C09D7/12, D21H21/16
【公開號】CN105507061
【申請號】CN201510853131
【發明人】徐祖順, 曾維國, 劉瑞清, 張力, 張淑來, 江存, 朱琴, 柯志剛
【申請人】湖北大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月27日