一种自清洁超疏水纸张的普适制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自清洁超疏水纸张的普适制备方法，其特征在于：将普通纸张在具有微纳米分级结构的氧化锌的乙醇溶液中浸渍5-10min，在80-100℃干燥2-5min,然后再次放入氧化锌的乙醇溶液中浸渍处理，如此重复进行4-8次；利用浓度为3-5％硬脂酸的乙醇或甲苯溶液对产物进行低表面能修饰，即得到超疏水滤纸。本发明专利技术提供的自清洁超疏水纸张的制备方法简单，原料廉价易得，所得纸张表面与水的接触角大于150°且滚动角小于5°，自清洁特性优良，易于产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁超疏水纸张的普适制备方法
本专利技术属于仿生材料领域，具体涉及一种自清洁超疏水纸张的普适制备方法。
技术介绍
类荷叶表面仿生超疏水涂层(接触角大于150°且滚动角小于10°)，由于其独特的微观结构和良好的超疏水性能，在防雪、防污染、防腐蚀及降低摩擦系数等众多生活生产领域拥有广泛的应用前景。如何在多种基材表面构建多功能化仿生超疏水涂层并对其进行环境耐久性研究，成为其拓展实际应用的关键问题之一。纸张作为一种应用广泛的可再生材料，由于其纸纤维含有亲水性官能团，使其极易被水润湿玷污。在纸张表面形成适宜的粗糙结构，同时利用低表面能物质修饰降低表面张力获得超疏水特性，成为提高纸张表面防湿抗污性能的重要途径。然而，现有的超疏水纸张制备路线往往操作复杂，选用的低表面能物质大多为含氟硅烷材料，价格昂贵，且所得超疏水纸张环境稳定性较差，表面粘附性大，很难实现自清洁特性。因此，必须提高其稳定性并降低粘附性，以达到自我清洁效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自清洁超疏水纸张的普适制备方法，以克服现有方法中低表面能物质价格昂贵、制备工艺复杂且稳定性差、粘附性高的缺陷。本专利技术自清洁超疏水纸张的普适制备方法，其特征在于：将普通纸张在浓度为0.02-0.06mol/L微纳米分级结构氧化锌的乙醇溶液中浸5-10min，随后取出在80-100℃迅速干燥2-5min,然后再次放入氧化锌的乙醇溶液中，按照上述步骤如此重复进行2-8次；将所得纸张在浓度为3-5％硬脂酸有机溶液中进行浸渍处理，然后在40-100℃干燥10-60min以上,即得到超疏水滤纸。本专利技术自清洁超疏水纸张的普适制备方法，特征也在于所述微纳米分级结构的氧化锌是低温液相法合成的微纳米分级结构氧化锌，尺寸为1-3um。本专利技术自清洁超疏水纸张的普适制备方法，特征也在于所述有机溶液可以从乙醇、甲苯或正十二烷中选取。本专利技术自清洁超疏水纸张的普适制备方法，特征也在于所述浸渍处理温度为60-80℃，处理时间为0.5-3小时。与现有的超疏水纸张制备工艺和技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术方法采用的低温液相法合成的微纳米分级结构氧化锌，与其它现有纳米材料相比，制备工艺简单、不涉及复杂繁琐的操作，原料便宜易得，成本较低，且所得微纳米分级结构氧化锌颗粒大小比较均匀，产率较高；比表面积大，易于空气的吸附和沉积，实现超疏水特性的微观结构构建。2、本专利技术方法采用成本低廉的硬脂酸来降低负载氧化锌纸张的表面张力，克服了传统的含氟硅烷低表面能材料价格较高的缺陷，使超疏水纸张的生产成本有效降低，利于其工业化生产。3、本专利技术方法制备的超疏水纸张，采用分步浸渍法来实现微纳米分级结构氧化锌在纸张表面的层层负载，其大的粗糙度和多的孔隙结构为纸张表面超疏水性能的实现构建了良好适宜的结构基础，从而使其具备了更加优越的超疏水特性和低的粘附性，对有机污染物和无机小分子、灰尘等起到自清洁效果。4、采用本专利技术方法制备的自清洁超疏水纸张，具有大的水滴接触角和极低的滚动角，并且环境稳定性能也较好。5、采用本专利技术方法制备的自清洁超疏水纸张，可用于防水、耐污及油水分离等相关领域。附图说明：图1为本专利技术使用的低温液相法合成的微纳米分级结构氧化锌的SEM照片。图2为本专利技术产物自清洁超疏水纸张的SEM照片。图3为本专利技术产物自清洁超疏水纸张水滴静态接触角(a)与滚动角(b)测试照片。图4为本专利技术产物自清洁超疏水纸张在室温环境(20±5℃)下放置6个月的水滴静态接触角测试。具体实施方式：本实施案例中采用的微纳米分级结构氧化锌是采用低温液相法合成(典型的微纳米分级结构氧化锌粉体合成工艺见《J.Phys.Chem.C》2010,114,890–896)，具体实施方法如下：将分析纯ZnCl2和NaOH为反应原料，按照摩尔比为1:5溶解在去离子中,使反应物锌离子的溶液浓度控制在0.04-0.08mol/L；在密闭条件下使溶液在反应容器中于60-100℃恒温反应12小时；所得产物依次经离心、洗涤和干燥，即可获得粒度均匀的微纳米分级结构氧化锌粉体，尺寸为1-3um，如图1所示。实施例1：称取0.1g微纳米分级结构ZnO粉体，分散在30mL的无水乙醇中，搅拌并超声处理使其混合均匀。将普通实验滤纸(尺寸为2cm×2cm)在以上悬浮液中浸5min，取出在100℃鼓风干燥箱中干燥2min,然后再次放入悬浮液中浸渍处理，如此重复进行8次；按照体积浓度为5％的比例配制硬脂酸的乙醇溶液，在80℃下搅拌使其完全溶解，然后将所得滤纸在硬脂酸乙醇溶液中100℃下放置30min，取出80℃干燥6h,即得到自清洁超疏水滤纸产品。实施例2：称取0.1g微纳米分级结构ZnO粉体，分散在15mL的无水乙醇中，搅拌并超声处理使其混合均匀。将普通打印纸张(尺寸为2cm×2cm)在以上悬浮液中浸10min，取出在80℃鼓风干燥箱中干燥5min,重复次数为4次；配制体积浓度为3％硬脂酸的甲苯溶液，将所得滤纸在硬脂酸甲苯溶液中60℃下放置3h，取出80℃干燥6h,同样得到自清洁超疏水滤纸产品。实施例3：采用与实施例1相同的操作步骤进行微纳米分级结构ZnO在纸张表面的沉积，在随后的低表面能物质处理中，利用硬脂酸的正十二烷溶液取代实施案例1中的硬脂酸乙醇溶液，其余操作步骤与实施例1相同，同样可得自清洁超疏水滤纸产品。以实施案例1为例，对其进行性能测试。采用场发射扫描电子显微镜进行产物的SEM测试，采用接触角测试仪进行产物表面的接触角和滚动角测试。图2为自清洁超疏水纸张微观表面形貌，表明在相互缠绕的纸纤维表面生长了大量的纳米片，其多的孔隙结构和适宜粗糙度为超疏水特性的实现提供了良好的结构基础。接触角测试图3说明自清洁超疏水纸张表面与水滴接触时，水的静态接触角大于150°，具有优异的超疏水特性(如图3a)；自清洁超疏水纸张稍微倾斜，水滴即从表面滚落，显示了非常低的粘附性和滚动角，证明产物具有良好的自清洁特性(如图3b)。图4中自清洁超疏水纸张在相对湿度10-50％、温度为15-30℃的室内环境下放置六个月后，表面与水的静态接触角仍然保持在150°以上，显现出很好的超疏水特性，证明自清洁超疏水纸张在周围环境中具有很好的储存稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自清洁超疏水滤纸的普适制备方法，其特征在于：将普通纸张在浓度为0.02‑0.06mol/L微纳米分级结构氧化锌的乙醇溶液中浸5‑10min，随后取出并在80‑100℃迅速干燥2‑5min,然后再次放入氧化锌的乙醇溶液中，按照上述步骤如此重复进行2‑8次；将所得纸张在浓度为3‑5％硬脂酸有机溶液中进行浸渍处理，然后在40‑100℃干燥10‑60min以上,即得到超疏水滤纸。

【技术特征摘要】
1.一种自清洁超疏水滤纸的普适制备方法，其特征在于：将普通纸张在浓度为0.02-0.06mol/L微纳米分级结构氧化锌的乙醇溶液中浸5-10min，随后取出并在80-100℃迅速干燥2-5min,然后再次放入氧化锌的乙醇溶液中，按照上述步骤如此重复进行2-8次；将所得纸张在体积浓度为3-5％硬脂酸有机溶液中进行浸渍处理，然后在40-100℃干燥60min以上,即得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳芬，程详，徐初阳，聂容春，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34