一种纳米淀粉超疏水涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体包括以下步骤：先采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；其次，将纳米淀粉分散液用含双键的硅烷偶联剂进行表面处理；再次，将经过表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成出疏水乳液；最后，将乳液浸涂在基质表面上，经烘干得到具有超疏水性能涂层。本发明专利技术的方法采用的纳米材料为淀粉，低表面能物质为聚醋酸乙烯酯，所用材料成本低廉易得，具有良好环保性能，且采用该方法制备的涂层具有良好的超疏水性能，对水的接触角均超过151.6°。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米淀粉超疏水涂层的制备方法
本专利技术属于超疏水材料制备
，涉及一种纳米淀粉超疏水涂层的制备方法。
技术介绍
超疏水材料是一种新型材料，因其表面对水的接触角大于150°，所以超疏水表面防水、防污、自清洁、抗结冰等性能比较好，因此超疏水材料在工农业领域及日常生活中具有良好的应用前景。制备超疏水表面的基本方法是将纳米材料和低表面能物质协同作用，目前常采用的纳米材料如氧化钛、氧化锌、氧化硅等，不但成本高昂，而且会对环境造成污染。此外，现在使用的低表面能物质主要是含氟或含硅的化学品，价格较高，也会造成环境污染。因此，上述这些缺陷都限制了超疏水表面的发展及应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米淀粉超疏水涂层，解决了现有技术中存在的超疏水涂层制备方法成本较高、易造成污染的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；步骤2、对纳米淀粉分散液进行表面处理，制备经表面处理的纳米淀粉；步骤3、将经表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成疏水乳液；步骤4、将疏水乳液浸涂在基质表面上，制备具有超疏水性能涂层。步骤1的具体过程为：将淀粉加入水中搅拌使淀粉分散均匀，然后在2-10℃下进行超声波处理，得纳米淀粉分散液。步骤2中纳米淀粉分散液表面处理的过程为：向纳米淀粉分散液中依次加入无水乙醇和含双键硅烷偶联剂，在40-80℃下搅拌1-8h后，经离心分离、洗涤，得到经表面处理的纳米淀粉。步骤3中合成疏水乳液的具体过程为：将乳化剂以及引发剂加入水中搅拌均匀，接着依次加入经表面处理的纳米淀粉和醋酸乙烯酯，混合均匀后在40-60℃下乳液聚合4-8h，得疏水乳液。步骤4中对基质表面进行疏水乳液浸涂的过程为：先将基质用蒸馏水超声波清洗1-4次后烘干，取烘干后的基质，浸入疏水乳液中，室温下搅拌5-30min后，放入烘箱于20-80℃烘干，重复浸入、烘干1-3次后，得超疏水涂层。步骤1中超声波处理时间为4-8h，淀粉与水的质量比为5-10:100。步骤2中纳米淀粉分散液与无水乙醇的体积比为1:1，含双键硅烷偶联剂的添加量为纳米淀粉分散液质量的2％。步骤3中乳化剂与水的质量比为2-6:100，引发剂与水的质量比为0.1-0.3:100，纳米淀粉与水的质量比为1-5:100，醋酸乙烯酯与水的质量比为5-15:100。淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉中的任一种；含双键硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任一种；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钾、硬脂酸钠中的任一种；引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、异丙苯过氧化氢中的任一种。基质为棉织物、尼龙织物、涤纶织物、腈纶织物、丙纶织物中的任一种。本专利技术的有益效果是，一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，包括纳米淀粉分散液的制备、纳米淀粉分散液的表面处理、纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合、疏水乳液对基质的浸涂，得到含纳米淀粉超疏水涂层。本专利技术使用淀粉作为纳米材料，不仅价格低廉，而且具有优良的环保性能；使用聚醋酸乙烯酯作为低表面能物质，价格比含氟或含硅的化学品低廉，而且对环境的危害也显著降低。制备超疏水涂层的方法为浸涂法，与自组装法、湿化学法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法相比，工艺过程简单，无需昂贵的设备，且采用该方法制备的涂层具有良好的超疏水性能，对水的接触角均超过151.6°。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；具体过程为：按质量比为5-10:100称取淀粉和水，将淀粉加入水中搅拌使淀粉分散均匀，然后在2-10℃下进行超声波处理4-8h，得纳米淀粉分散液，其中，淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉中的任一种；。步骤2、对纳米淀粉分散液进行表面处理，制备经表面处理的纳米淀粉；具体过程为：向纳米淀粉分散液中依次加入无水乙醇和含双键硅烷偶联剂，在40-80℃下搅拌1-8h后，经离心分离、洗涤，得到经表面处理的纳米淀粉，其中，纳米淀粉分散液与无水乙醇的体积比为1:1，含双键硅烷偶联剂的添加量为纳米淀粉分散液质量的2％，含双键硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任一种。步骤3、将经表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成疏水乳液；具体过程为：将乳化剂以及引发剂加入水中搅拌均匀，接着依次加入经表面处理的纳米淀粉和醋酸乙烯酯，混合均匀后在40-60℃下乳液聚合4-8h，得疏水乳液，其中，乳化剂与水的质量比为2-6:100，引发剂与水的质量比为0.1-0.3:100，纳米淀粉与水的质量比为1-5:100，醋酸乙烯酯与水的质量比为5-15:100，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钾、硬脂酸钠中的任一种；引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、异丙苯过氧化氢中的任一种。步骤4、将疏水乳液浸涂在基质表面上，制备具有超疏水性能涂层；具体过程为：先将基质用蒸馏水超声波清洗1-4次后烘干，取烘干后的基质，浸入疏水乳液中，室温下搅拌5-30min后，放入烘箱于20-80℃烘干，重复浸入、烘干1-3次后，得超疏水涂层，其中，基质为棉织物、尼龙织物、涤纶织物、腈纶织物、丙纶织物中的任一种。实施例1步骤1、将5g玉米淀粉加入100g水中，搅拌均匀后在2℃进行超声波处理8h，得纳米淀粉分散液；步骤2、向纳米淀粉分散液中加入80g无水乙醇，再加入2gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在40℃搅拌反应8h，经离心分离、洗涤后，得经表面处理的纳米淀粉。步骤3、将2g十二烷基苯磺酸钠以及0.1g过硫酸钾加入100g水中搅拌均匀，接着加入经1g表面处理的纳米淀粉和5g醋酸乙烯酯，混合均匀后在40℃进行乳液聚合，反应8h，得疏水乳液；步骤4、将棉织物用蒸馏水超声波清洗1次后烘干，取烘干后的织物，浸入到步骤3制备的疏水乳液中，室温下搅拌5min，放入烘箱于20℃烘干得乳液浸涂的织物，重复浸入、烘干1次后，得含纳米淀粉超疏水涂层棉织物。实施例2一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将10g马铃薯淀粉加入100g水中搅拌均匀后在10℃进行超声波处理，处理时间为4h，得纳米淀粉分散液；步骤2、向纳米淀粉分散液中加入80g无水乙醇，再加入2g乙烯基三乙氧基硅烷，在80℃搅拌反应1h，经离心分离、洗涤后得经表面处理的纳米淀粉。步骤3、将6g十二烷基硫酸钠以及0.3g过硫酸铵加入100g水中搅拌均匀，接着加入经5g表面处理的纳米淀粉和15g醋酸乙烯酯，混合均匀后在60℃进行乳液聚合，反应4h，得疏水乳液；步骤4、将尼龙织物用蒸馏水超声波清洗4次后烘干，取烘干后的织物，浸入到步骤3制备的疏水乳液中，室温下搅拌30min，放入烘箱于80℃烘干即得乳液浸涂的织物，重复浸入、烘干3次后，得含纳米淀粉超疏水涂层尼龙织物。实施例3一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将5g红薯淀粉加入10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；步骤2、对纳米淀粉分散液进行表面处理，制备经表面处理的纳米淀粉；步骤3、将经表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成疏水乳液；步骤4、将疏水乳液浸涂在基质表面上，制备具有超疏水性能涂层。

【技术特征摘要】
1.一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；步骤2、对纳米淀粉分散液进行表面处理，制备经表面处理的纳米淀粉；步骤3、将经表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成疏水乳液；步骤4、将疏水乳液浸涂在基质表面上，制备具有超疏水性能涂层。2.根据权利要求1所述的一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：将淀粉加入水中搅拌使淀粉分散均匀，然后在2-10℃下进行超声波处理，得纳米淀粉分散液。3.根据权利要求1所述的一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中纳米淀粉分散液表面处理的过程为：向纳米淀粉分散液中依次加入无水乙醇和含双键硅烷偶联剂，在40-80℃下搅拌1-8h后，经离心分离、洗涤，得到经表面处理的纳米淀粉。4.根据权利要求1所述的一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中合成疏水乳液的具体过程为：将乳化剂以及引发剂加入水中搅拌均匀，接着依次加入经表面处理的纳米淀粉和醋酸乙烯酯，混合均匀后在40-60℃下乳液聚合4-8h，得疏水乳液。5.根据权利要求1所述的一种含纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤4中对基质表面进行疏水乳液浸涂的过程为：先将基质用蒸馏水超声波清洗1-4次后烘干，取烘干后的基质，浸入疏水乳液中，室温下搅拌5-30...

【专利技术属性】
技术研发人员：王煦漫，张彩宁，刘笑笑，刘筱，赵明远，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61