一种制备自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法技术

本发明专利技术公开一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)清洗聚碳酸酯板；(2)利用硝酸水溶液对清洗后的聚碳酸酯板进行处理；(3)用水清洗处理后的聚碳酸酯板，然后进行甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷改性；(4)将改性后的聚碳酸酯板取出后干燥过夜。本发明专利技术通过简单地改变在硝酸中的浸渍时间，将PC基板的颜色从浅黄色调至深黄色(橙色)，制备出自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板，并且揭示了MTCS反应时间对表面形态和润湿性的影响。

A simple method for the preparation of a new self cleaning yellow superhydrophobic polycarbonate plate

【技术实现步骤摘要】
一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法
本专利技术涉及疏水材料的制备。更具体地，涉及一种一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法。
技术介绍
自然是世界上最大的“咨询中心”，寻求科学问题解决方案的研究人员在这里自由地咨询。在固体表面上串珠或散布水分别可分为超疏水型或超亲水型。在自然界中，莲叶上水滴闪闪发光。在古代，人们认为这种水珠的完全是由于荷叶上存在的薄层蜡片。然而，Barthlott等人在电子显微镜下仔细观察显示，纳米级蜡材料在粗糙微乳头结构上的均匀覆盖，正是这种结构导致了莲叶的超疏水性能，水滴珠达到接触角超过150°，并在小扰动下开始滚下表面。我们注意到莲花叶始终是绿色和清洁的，因为滚动的水球会消除叶子表面上存在的任何灰尘。这种自然的自然清洁效果被称为“荷叶效应”。有趣的是，由于存在光衍射和干涉效应的特殊周期性微观结构，美丽的Morphosulkowskyi蝴蝶翅膀显示出结构蓝色和自清洁效果。目前，已经开展了展示莲花效果的非润湿性表面的研究。包括非浸润标志牌，彩色自清洁窗和门眼镜，护目镜，彩色印刷，表面结合荷叶效应和结构颜色的表面现在已经获得了广泛的关注。有机硅烷，特别是有机三氯硅烷对于形成从交织的纳米纤维到纳米球结构的多个纳米尺寸有很大的帮助。Rollings等人已经在气相中聚合乙烯基三氯硅烷，以在高纵横比的表面上实现致密和可变长度的纳米纤维。这些表面是超疏水的。另一方面，高和麦卡锡已经通过硅晶片上的溶液和气相沉积了单氯硅烷和三氯硅烷，并研究了它们的润湿性能。有趣的是，在硅晶片上在溶液相甲基三氯硅烷中沉积的沉积物呈现密集的缠绕在一起的圆柱形纳米纤维网络，其水接触角高于170°。在这种三维圆柱形纳米纤维表面上没有观察到水凝固。Shirgholami和同事通过简单地浸入MTCS/甲苯溶液中，将水性(超亲水)棉织物转变为憎水(超疏水)。他们使用MTCS相分离现象在织物上形成致密的纳米丝涂层。在早期的研究中，Zimmermann等也对来自MTCS的纳米丝进行气相沉积，使其成为超疏水性。彩色超疏水表面可以通过简单地使用各种颜料和/或染料来制备。Ogihara等人通过喷涂颜料纳米颗粒的悬浮液，在铜，玻璃，纸，线和线上制备了可修复的有色超疏水涂层。通过改变颜料的类型和粒径，可以容易地改变超疏水涂层的颜色。Ge等人已经报道了通过单分散氟化二氧化硅纳米颗粒的单步喷涂来制造角度无关的有色超疏水膜。通过改变单分散二氧化硅纳米颗粒(200,250和300nm)的尺寸，将超疏水膜的颜色分别调整为蓝，绿和棕。Ishizaki和Sakamoto通过简单地将镁合金浸入保持在120℃的超纯水中，随后通过正十八烷基三甲氧基硅烷进行表面化学改性，制备了具有耐腐蚀性和阻尼能力的着色超疏水镁合金。通过在沸腾的超纯水中简单地改变浸渍时间，表面颜色容易地从具有金属光泽的银调到橙色，绿色和兰花色。但是，现有技术中上述疏水材料的制备方法均相对比较复杂。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)清洗聚碳酸酯板；(2)利用硝酸水溶液对清洗后的聚碳酸酯板进行处理；(3)用水清洗处理后的聚碳酸酯板，然后进行甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷改性；(4)将改性后的聚碳酸酯板取出后干燥过夜。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(1)中：将聚碳酸酯板浸入到蒸馏水中，超声清洗。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(1)中：超声清洗时间为15分钟。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(2)中：硝酸水溶液中硝酸的浓度为1-97wt％。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(2)中：清洗后的聚碳酸酯板直接浸入硝酸水溶液中，浸泡时间为1-4天。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(3)中：将甲基三氯硅烷溶于己烷中，配制成甲基三氯硅烷的己烷溶液；然后将水清洗后的聚碳酸酯板置于甲基三氯硅烷的己烷溶液。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，甲基三氯硅烷的己烷溶液中甲基三氯硅烷的体积分数为10％。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，水清洗后的聚碳酸酯板在甲基三氯硅烷的己烷溶液中的浸泡时间为1-30分钟。上述一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，在步骤(4)中：干燥温度为90℃。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过简单的硝酸处理和甲基三氯硅烷(MTCS)、三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷进行表面甲硅烷基化来开发自清洁黄色超疏水性聚碳酸酯，具有新颖而简便的特点。通过简单地改变在硝酸中的浸渍时间，将PC基板的颜色从浅黄色调至深黄色(橙色)，并且揭示了MTCS反应时间对表面形态和润湿性的影响。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1合成超疏水聚碳酸酯的详细步骤；图2不同反应时间MTCS改性的硝酸处理黄色PC的SEM图像：(a)1分钟，(b)5分钟，(c)15分钟，(d)30分钟；图3不同反应时间由MTCS修饰的硝酸处理黄色PC的激光显微镜图像：(a)1分钟，(b)5分钟，(c)15分钟，(d)30分钟；图4不同反应时间MTCS修饰的裸PC的SEM和LASER显微镜图像：(a&b)30分钟，(c&d)60分钟；图5通过MTCS修饰的硝酸处理黄色PC的反应时间为30分钟的XPS光谱；图6通过MTCS改性的硝酸处理黄色PC的反应时间为30分钟的XPS光谱；图7裸PC，硝酸处理PC和MTCS改性PC上水滴的光学照片；图8本专利技术制备的自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的性能实验：(a)自清洁效果；(b)大体积水滴；(c)涂层干燥效果；(d-f)水射流冲击试验的光学照片；图9SEM图像：(a)空白没有硝酸处理的PC；(b)使用硝酸处理24小时的PC；图10空白没有硝酸处理的PC被MTCS修饰后的SEM图像(反应时间为15分钟)。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。1一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法1.1材料硝酸(浓度为69wt％)购自中国南京化学试剂有限公司。己烷和甲基三氯硅烷(MTCS，纯度≥97％)购自SigmaAldrich，USA。聚碳酸酯板(PC基板)(ECK，100UU)购自日本住友木业有限公司。1.2黄色超疏水聚碳酸酯的合成首先用蒸馏水超声清洗PC基板15分钟。将清洁的PC基板直接浸入硝酸水溶液中。硝酸浸渍时间为1～4天，控制PC底物的黄色。浸泡1天后观察到PC基板呈淡黄色，而浸泡4天后PC基板颜色变为深黄色。这种黄色可能是由于PC基板表面上吸附的氮氧化物层。然而，在大力划伤PC基板的两面之后，黄色仍然完整，确认黄色转移到PC基板内部。这可能是由于二氧化氮在长时间浸泡时可能扩散到PC基板聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)清洗聚碳酸酯板；(2)利用硝酸水溶液对清洗后的聚碳酸酯板进行处理；(3)用水清洗处理后的聚碳酸酯板，然后进行甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷改性；(4)将改性后的聚碳酸酯板取出后干燥过夜。

【技术特征摘要】
1.一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)清洗聚碳酸酯板；(2)利用硝酸水溶液对清洗后的聚碳酸酯板进行处理；(3)用水清洗处理后的聚碳酸酯板，然后进行甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷改性；(4)将改性后的聚碳酸酯板取出后干燥过夜。2.根据权利要求1所述的一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，在步骤(1)中：将聚碳酸酯板浸入到蒸馏水中，超声清洗。3.根据权利要求2所述的一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，在步骤(1)中：超声清洗时间为15分钟。4.根据权利要求1所述的一种制备新型自清洁黄色超疏水聚碳酸酯板的简便方法，其特征在于，在步骤(2)中：硝酸水溶液中硝酸的浓度为1-97wt％。5.根据权利要求4所述的一种制备新型自清洁黄色超疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢瑞敏，山齐·拉特，陈欣，刘山虎，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41