/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Si02/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，由于超疏水表面在現(xiàn)實生活中的廣闊應(yīng)用前景，超疏水材料的制備已成為人們研究的熱點。超疏水表面在防水衣物、自清潔玻璃、外墻涂料、管道微流、防水、防腐蝕、油水分離、生物醫(yī)用等眾多領(lǐng)域都有著誘人的前景。目前報道的有關(guān)超疏水表面的制備方法有許多種:刻蝕法、溶膠-凝膠法、電化學(xué)法、相分離法、靜電紡絲法等等，但大多需要用到特殊設(shè)備、特定的實驗條件或價格昂貴的氟硅化合物，只能小面積加工，不適于制備大面積。因此，開發(fā)簡單可行、利于應(yīng)用的超疏水表面制備方法是需要解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種Si02/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其操作簡單、易控制、成膜均勻，且適用于多種基底。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種Si02/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其將聚合物加入到有機(jī)溶劑中，室溫或加熱攪拌至聚合物完全溶解獲得透明溶液；然后加入疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌或超聲分散至疏水性納米二氧化硅分散均勻，采用提拉成膜的方法獲得均勻的超疏水涂層，室溫下晾干即得；其中，聚合物、有機(jī)溶劑、疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑的添加比例為1.6g:40 - 50ml:2.0 — 2.4g:1.0g。所得涂層與水的接觸角在160°以上，水滴在涂層表面的滾動角小于10°，膜均勻且適合于多種基底。基底可以是玻璃、濾紙或織物等。
[0005]具體的，所述聚合物為聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的任意一種。
[0006]所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為四氫呋喃或甲苯。
[0007]所述疏水性納米二氧化娃的粒徑優(yōu)選為10 — 40nm。
[0008]所述偶聯(lián)劑優(yōu)選為γ -巰丙基三甲氧基硅烷。
[0009]提拉成膜時，提拉速度優(yōu)選為300 - 350 mm/min.。提拉成膜時，是將基底浸在混合均勾的溶液中，浸泡lmin左右，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的提拉速度在300 — 350 mm/min得到均勻的復(fù)合涂層，室溫下晾干得到超疏水涂層。
[0010]本發(fā)明將疏水性納米二氧化硅作為填充粒子，在偶聯(lián)劑存在條件下均勻分散填充在聚合物中，采用提拉成膜的方法，獲得不同接觸角達(dá)160°以上的超疏水涂層，涂層兼有聚合物和納米微粒的優(yōu)點。涂層在室溫下晾干時，由于有機(jī)溶劑揮發(fā)而形成的相分離過程中，偶聯(lián)劑連接聚合物和疏水性納米微粒，在粘接界面形成較高的化學(xué)鍵，大大改善了納米微粒與聚合物的結(jié)合強(qiáng)度，提高薄膜的質(zhì)量。
[0011]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的有益效果: 本發(fā)明將疏水性納米二氧化硅微粒作為填料，添加到聚合物中形成一種功能化的納米復(fù)合材料，是一種簡單有效制備超疏水涂層的方法。制備所得聚合物基復(fù)合超疏水材料兼有聚合物和無機(jī)納米微粒的優(yōu)點，性能優(yōu)異，與水的接觸角均在160°以上，水滴在涂層表面的滾動角小于10°，膜均勻且適合于多種基底。此外，本發(fā)明制備方法操作簡單、原料廉價易得、易控制、重復(fù)性好且成膜均勻，不需要低表面能物質(zhì)進(jìn)行修飾和使用昂貴的設(shè)備，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1 Si02/PS復(fù)合超疏水涂層(基底為載玻片)的SEM照片及接觸角照片;
圖2為實施例2 Si02/PVC復(fù)合超疏水涂層(基底為載玻片)的SEM照片及接觸角照片； 圖3為實施例3 Si02/PMMA復(fù)合超疏水涂層(基底為濾紙)的SEM照片及接觸角照片； 圖4為實施例4 Si02/PE復(fù)合超疏水涂層(基底為載玻片)的接觸角照片；
圖5為實施例5 Si02/PS復(fù)合超疏水涂層(基底為織物)的接觸角照片。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0014]下述實施例中，疏水性納米二氧化硅選用DNS系列納米二氧化硅，其為有機(jī)物修飾的納米二氧化硅，具有極好的疏水親油性，可購買普通市售產(chǎn)品即可。實施例中所用DNS-2型納米二氧化硅購自河南省納米材料工程技術(shù)研究中心。
[0015]實施例1
一種Si02/PS復(fù)合超疏水涂層的制備方法，具體為:將1.6g聚苯乙烯加入到40ml四氫呋喃中，磁力攪拌至聚苯乙烯完全溶解，獲得透明溶液。然后加入2.0g DNS-2型納米二氧化硅，超聲0.5h，再加入1.0g γ -巰丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌3h至納米二氧化硅分散均勾。以載玻片為基底，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的提拉速度為318 mm/min，提拉成膜，室溫下瞭置lh即得。
[0016]所得Si02/PS復(fù)合超疏水涂層的SEM及接觸角照片參見圖1，測得接觸角為
168.9±2°。
[0017]實施例2
一種Si02/PVC復(fù)合超疏水涂層的制備方法，具體為:將1.6g聚氯乙稀加入到50ml四氫呋喃中，磁力攪拌至聚氯乙烯完全溶解，獲得透明溶液。然后加入2.4g DNS-2型納米二氧化硅，超聲0.5h，再加入1.0g γ -巰丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌3h至納米二氧化硅分散均勾。以載玻片為基底，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的調(diào)節(jié)提拉速度為318 mm/min，提拉成膜，室溫下晾置lh即得。
[0018]所得Si02/PVC復(fù)合超疏水涂層的SEM及接觸角照片參見圖2，測得接觸角為
169.0±2°。
[0019]實施例3
一種Si02/PMMA復(fù)合超疏水涂層的制備方法，具體為:將1.6g聚甲基丙烯酸甲酯加入到40ml四氫呋喃中，磁力攪拌至聚甲基丙烯酸甲酯完全溶解，獲得透明溶液。然后加入
2.0g DNS-2型納米二氧化硅，超聲0.5h，再加入1.0g γ -巰丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌3h至二氧化娃分散均勾。以濾紙為基底，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的調(diào)節(jié)提拉速度為318 mm/min，提拉成膜，室溫下晾置lh即得。
[0020]所得Si02/PMMA復(fù)合超疏水涂層的SEM及接觸角照片參見圖3，測得接觸角為
167.6±2°。
[0021]實施例4
一種Si02/PE復(fù)合超疏水涂層的制備方法，具體為:將1.6g聚乙烯加入到40ml甲苯中，水浴控溫90°C下磁力攪拌至聚乙烯完全溶解，獲得透明溶液。然后加入2.0g DNS-2型納米二氧化硅，超聲0.5h，再加入1.0g γ -巰丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌3h至二氧化硅均勻分散。以載玻片為基底，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的調(diào)節(jié)提拉速度為318mm/min，提拉成膜，室溫下晾置lh即得。
[0022]所得Si02/PE復(fù)合超疏水涂層的接觸角照片參見圖4，測得接觸角為162.3±2°。
[0023]實施例5
一種Si02/PS復(fù)合超疏水涂層的制備方法，具體為:將1.6g聚苯乙烯加入到40ml四氫呋喃中，磁力攪拌至聚苯乙烯完全溶解，獲得透明溶液。然后加入2.0g DNS-2型納米二氧化硅，超聲0.5h，再加入1.0g γ -巰丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌3h至納米二氧化硅分散均勻。以織物為基底，調(diào)節(jié)垂直提拉機(jī)的提拉速度為318 mm/min，提拉成膜，室溫下晾置lh即得。
[0024]所得Si02/PS復(fù)合超疏水涂層的SEM及接觸角照片參見圖5，測得接觸角為
168.9±2°。
【主權(quán)項】
1.一種Si02/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，將聚合物加入到有機(jī)溶劑中，攪拌至聚合物完全溶解獲得透明溶液；然后加入疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌至疏水性納米二氧化硅分散均勻，采用提拉成膜的方法獲得均勻的超疏水涂層，室溫下晾干即得；其中，聚合物、有機(jī)溶劑、疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑的添加比例為1.6g:40 — 50ml:2.0 — 2.4g:1.0g。2.如權(quán)利要求1所述S12/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述聚合物為聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。3.如權(quán)利要求1所述S1J聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃或甲苯。4.如權(quán)利要求1所述S12/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述疏水性納米二氧化娃的粒徑為10 — 40nm。5.如權(quán)利要求1所述S1J聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷。6.如權(quán)利要求1所述S12/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其特征在于，提拉成膜時，提拉速度為300 — 350 mm/min.。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SiO2/聚合物復(fù)合超疏水涂層的制備方法，其將聚合物加入到有機(jī)溶劑中，攪拌至聚合物完全溶解獲得透明溶液；然后加入疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌或超聲分散至疏水性納米二氧化硅分散均勻，采用提拉成膜的方法獲得均勻的超疏水涂層，室溫下晾干即得；其中，聚合物、有機(jī)溶劑、疏水性納米二氧化硅和偶聯(lián)劑的添加比例為1.6g：40－50ml：2.0－2.4g：1.0g。該方法操作簡單、原料廉價易得、重復(fù)性好，制備所得產(chǎn)品兼有聚合物和無機(jī)納米微粒的優(yōu)點，性能優(yōu)異，與水的接觸角均在160°以上，水滴在涂層表面的滾動角小于10°，膜均勻且適合于多種基底。
【IPC分類】C09D7/12, C09D125/06, C09D133/12, C09D123/06, C09D127/06, C08J5/18
【公開號】CN105315801
【申請?zhí)枴緾N201510747474
【發(fā)明人】張霞, 朱文忠, 丁蓓, 陳恒真, 張平余, 張治軍
【申請人】河南大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月6日