一种超疏水纳米粒子及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超疏水纳米粒子及其制备方法与应用。该超疏水纳米粒子包括如下按质量份数计的组分：乙醇100份，水10份，正硅酸乙酯6份，偶联剂KH570 0～6份，氨水1～4份，长链烷基硅氧烷8份。其制备方法包括如下步骤：(1)搅拌条件下，将乙醇、水、正硅酸乙酯和偶联剂混合均匀，升温至60～75℃，接着滴加氨水，再进行恒温回流反应，得到的溶液为分散液A；(2)继续往分散液A中滴加长链烷基硅氧烷进行恒温回流反应，反应结束后冷却至室温，得到超疏水纳米粒子。该超疏水纳米粒子能够有效满足材料表面的防污性能上的要求，可广泛应用于电子光学镜头、光学面板、表面减阻、表面防污等产业和技术和产业领域。

A kind of superhydrophobic nanoparticles and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水纳米粒子及其制备方法与应用
本专利技术属于功能性表面涂装
，特别涉及一种超疏水纳米粒子及其制备方法与应用。
技术介绍
利用功能性的纳米粒子，在基材表面构造具有微纳结构特征的表面涂层，能够显著改善材料表面的使用性能，例如在汽车漆面进行纳米镀晶，实现了漆面的增亮、疏水、防污性能；采用环氧结合微纳米粒子进行基材表面的多次涂布，在金属基材表面构造微纳结构的双疏涂层，改善了制成品的自清洁防污的功能等等，这些都是纳米粒子构筑微纳结构表面，实现材料功能化的典型实用实例。如上实例中，其涂料体系的核心组成包括了成膜性粘接树脂和功能性纳米粒子两种组分，其中功能性纳米粒子是实现涂层表面功能化的关键要素。现有的制备具有疏水作用的纳米粒子的一般路线，都是采用含硅、氟、氮等元素的超细粒子来实现的，尤其是含氟元素的纳米粒子，具有典型的表面超疏水作用。另一方面，含硅、氟、氮等元素的粒子尽管可以获得极低的表面张力，在满足粒子超疏水性能的同时，也带来了与粘接的成膜树脂结合困难的问题，尤其是氟元素，含氟粒子对人体具有潜在的健康隐患。因此，提供一种安全性能高，疏水效果好，且能够较好的实现与粘接成膜组分良好结合的纳米粒子具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种超疏水纳米粒子。本专利技术的另一目的在于提供所述超疏水纳米粒子的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述超疏水纳米粒子的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种超疏水纳米粒子，包括如下按质量份数计的组分：所述的氨水优选为浓度为质量百分比25％的氨水。在本专利技术如上所述的物料配比方案中，所述的长链烷基硅氧烷的结构式为：R-Si-(OR＇)3，其中：R：CnH2n+1；n＝10～18；R＇：CH3或C2H5；在上述方案中，所述的长链烷基硅氧烷优选为十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三乙氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三乙氧基硅烷，十八烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三乙氧基硅烷中的一种或以上；更优选为十二烷基三甲氧基硅烷(或三乙氧基硅烷)、十六烷基三甲氧基硅烷(或三乙氧基硅烷)和十八烷基三甲氧基硅烷(或三乙氧基硅烷)按质量比1～5:1～5:1～5配比得到的混合长链烷基硅氧烷；最优选为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按质量比5:2:1配比得到的混合长链烷基硅氧烷。所述的超疏水纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：(1)搅拌条件下，将乙醇、水、正硅酸乙酯和偶联剂KH570混合均匀，同时升温至60～75℃，接着滴加氨水，滴加完后再进行恒温回流反应，反应结束后，得到的溶液为分散液A；(2)继续往分散液A中滴加长链烷基硅氧烷，再进行恒温回流反应，反应结束后冷却至室温，得到超疏水纳米粒子。步骤(1)中所述的恒温回流反应的时间为30～90分钟。步骤(2)中所述的恒温回流反应的时间为2～4小时。步骤(1)和步骤(2)中所述的进行恒温回流反应的温度为60～75℃。一种超疏水纳米粒子涂层，通过如下方法制备得到：将上述超疏水纳米粒子通过喷涂或刮涂的方法进行布膜，自然干燥，再在180℃熟化10～15分钟，得到的固化膜层为超疏水纳米粒子涂层。所述的超疏水纳米粒子或超疏水纳米粒子涂层在电子光学镜头、光学面板、表面减阻、或表面防污领域中的应用。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、材料易取，工艺操控性好；2、制备过程易行，重现稳定，技术经济性好；3、本专利技术中将所制得的纳米粒子分散液，与相适应的粘接成膜组分(如水性环氧树脂、水性聚酯树脂、水性醇酸树脂等)进行匹配，从而形成一种可用于构造表面微纳结构的功能涂层。4、本专利技术所述的超疏水纳米粒子，接触角最高达到152°，滚动角最小2°，能够有效满足材料表面的防污性能上的要求，可以在光学面板等需要长效自洁净的技术产品中得到应用，可广泛应用于电子光学镜头、光学面板、表面减阻、表面防污等产业和技术和产业领域。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术所述的一种超疏水的纳米粒子的制备方法及应用，实施中所采用的原材料，皆可通过一般的市场途径获得。本专利技术实施例1～实施例9中，制备具有超疏水性质纳米粒子的分散液的物料配比表和实际工艺控制参数对比列于1。表1实施例1～实施例9中的物料配比及反应工艺条件(物质计量单位：质量份数)实施例1：(1)、在全程保持搅拌的条件下，以质量份计，依次将100份乙醇、10份水、5份正硅酸乙酯和0份偶联剂KH570加入反应器进行搅拌混合，与此同时开始升温至设定的反应温度60℃，接着均匀滴加入4份氨水(25％质量浓度，AR)，滴加完后保持恒温回流反应75分钟，得到的溶液为分散液A；(2)、继续往分散液A中滴加8份长链烷氧基硅烷，保持步骤(1)中设定的恒温反应温度，恒温反应120分钟结束，冷却至室温，所得为具有超疏水的纳米粒子分散液。将上述制得的涂层液(分散液)，采用常规喷涂或刮涂的方法进行布膜，待液膜完全表干后，经180℃熟化10分钟，得到颗粒膜层。对纳米粒子分散液的理化性能及其颗粒膜层的技术参数进行检测，得到代表颗粒本身功能特征的技术指标，列于表2。表2纳米粒子分散液的理化性能实施例2～9在实施例2～9中，所采用的操作方法和步骤与实施例1相一致，其各自实施例对应的具体物料配比、工艺控制参数以及结果，详见表1和表3。表3纳米粒子分散液的理化性能由表2和表3可见，本专利技术所述的一种超疏水的纳米粒子的制备方法及应用，通过对含硅纳米粒子微观结构上的修饰和构造，制备了可用于构造表面微纳结构的纳米颗粒分散液。该分散液颗粒具有良好的树脂相容性，能够较好实现与粘接成膜树脂组分(如水性环氧树脂、水性聚酯树脂、水性醇酸树脂等)的良好结合，构成功能性的表面超疏水涂层，实现材料表面的洁净防污、透光功能等。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水纳米粒子，其特征在于，包括如下按质量份数计的组分：

【技术特征摘要】
1.一种超疏水纳米粒子，其特征在于，包括如下按质量份数计的组分：乙醇100份；水10份；正硅酸乙酯6份；偶联剂KH5700～6份；氨水1～4份；长链烷基硅氧烷8份。2.根据权利要求1所述的超疏水纳米粒子，其特征在于，所述的长链烷基硅氧烷的结构式为：R-Si-(OR＇)3，其中：R：CnH2n+1；n＝10～18；R＇：CH3或C2H5。3.根据权利要求2所述的超疏水纳米粒子，其特征在于：所述的长链烷基硅氧烷为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按质量比1～5:1～5:1～5配比得到的混合长链烷基硅氧烷。4.根据权利要求3所述的超疏水纳米粒子，其特征在于：所述的长链烷基硅氧烷为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按质量比5:2:1配比得到的混合长链烷基硅氧烷。5.根据权利要求1所述的超疏水纳米粒子，其特征在于：所述的氨水为浓度为质量百分比25％的氨水。6.权利要求1～5任一项所述的超疏水纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳焘，陈晓丹，陈远华，陈玉放，马倩，贺立，
申请(专利权)人：广州中科检测技术服务有限公司，中科院广州化学有限公司，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：广东,44