一种超疏水薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超疏水薄膜及其制备方法，包括如下步骤：(A)将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌，超声得到薄膜前驱体溶液；(B)将所述薄膜前驱体溶液超声10min以上，添加冰醋酸干燥得到复合前驱体薄膜，滴水热处理即可。本发明专利技术实施例制备得到的超疏水薄膜所采用的原料来源天然，得到的薄膜各方面性能比较优异，不仅具有超强的疏水能力，较好的耐酸碱能力，无形之中增加了薄膜本身的市场推广力度，创造了更大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水薄膜及其制备方法
本专利技术涉及疏水材料加工
，具体而言，涉及一种超疏水薄膜及其制备方法。
技术介绍
当雨珠滴落在荷叶表面上时，雨珠会滚走并且冲刷荷叶表面的灰尘，这个自然界中常见的现象引起了科学家们极大的兴趣，被称为自清洁效应。科学家们将接触角超过150°，滚动角小于10°的材料定义为超疏水材料。超疏水材料具有良好的自清洁和超疏水能力，因此它在环境保护和科技等领域有着广泛的应用前景，吸引了人们的关注。实现超疏水要满足两各方面：一个是在材料表面构筑微粗糙结构，另一个就是含有低表面能的物质。研究表明，水滴不浸润界面的关键因素包括粗糙的表面结构和低表面能界面。因此，制备超疏水表面的关键是构建粗糙表面然后用低表面能物质修饰，或者直接使用具有低表面能的材料构建粗糙结构。基于这些理论研究基础，研究人员专利技术了许多制备超疏水材料的方法。现有技术中，其实已经开发了许多制备超疏水表面的技术，如金属蚀刻，溶胶-凝胶处理，电喷雾和旋转，化学气相沉积(CVD)，电沉积法，溶液法和相反转处理等。在这些技术中，相反转法是制备超疏水表面最常用的方法之一。在相反转方法中，Fan等人在Polymerchemistry第6卷703～713页撰文提出，用热力驱动的相反转，制备出具有超疏水性能的苯乙烯-丙烯酸涂层。Wang等人在AngewandteChemie第46卷3915～3917页撰文提出，焓驱动相位反转使得DNA与疏水基团在金表面制备超疏水膜。诸如上述此类的相反转制备超疏水膜的方法具有制备方法简单、操作方便等优点。然而用于相反转方法制备超疏水膜的原材料相对较为昂贵，制备条件苛刻，限制了其进一步的应用。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种超疏水薄膜的制备方法，该制备方法本身所采用的原料均为无毒、经济环保且低成本的材料，方法本身操作简便，对环境要求低，反应条件温和，极易容易实现膜的表面的超疏水处理，并且通过采用本专利技术的制备方法得到的膜有较好的耐酸碱能力，可根据需要设计出具有超疏水性能的不同厚度、尺寸和形状的薄膜，值得广泛推广应用。本专利技术的第二目的在于提供上述制备方法得到的薄膜，该薄膜所采用的原料来源天然，得到的薄膜各方面性能比较优异，不仅具有超强的疏水能力，较好的耐酸碱能力，无形之中增加了薄膜本身的市场推广力度，创造了更大的经济效益。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种超疏水薄膜的制备方法，包括如下步骤：(A)将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌，超声得到薄膜前驱体溶液；(B)将所述薄膜前驱体溶液超声10min以上，添加冰醋酸干燥得到复合前驱体薄膜，滴水热处理即可。研究表明，水滴不浸润界面的关键因素包括粗糙的表面结构和低表面能界面。因此，制备超疏水表面的关键是构建粗糙表面然后用低表面能物质修饰，或者直接使用具有低表面能的材料构建粗糙结构。基于这些理论研究基础，研究人员专利技术了许多制备超疏水材料的方法。现有技术中，其实已经开发了许多制备超疏水表面的技术，如金属蚀刻，溶胶-凝胶处理，电喷雾和旋转，化学气相沉积(CVD)，电沉积法，溶液法和相反转处理等。在这些技术中，相反转法是制备超疏水表面最常用的方法之一。在相反转方法中，Fan等人在Polymerchemistry第6卷703～713页撰文提出，用热力驱动的相反转，制备出具有超疏水性能的苯乙烯-丙烯酸涂层。Wang等人在AngewandteChemie第46卷3915～3917页撰文提出，焓驱动相位反转使得DNA与疏水基团在金表面制备超疏水膜。诸如上述此类的相反转制备超疏水膜的方法具有制备方法简单、操作方便等优点。然而用于相反转方法制备超疏水膜的原材料相对较为昂贵，制备条件苛刻，限制了其进一步的应用。本专利技术为了解决以上技术问题，提供了一种超疏水薄膜的制备方法，该制备方法通过将碳纳米沉积物与硬脂酸钠混合超声、干燥，后续热处理即可得到，可见整个操作步骤操作非常简便，所采用的所有试剂、原材料均比较廉价，并不需要添加任何有毒化学试剂，完全可以实现工业化生产，直接与工业进行对接，可操作性比较强，制得的薄膜的各方面性能均比较优异。优选地，在本专利技术的步骤(A)中，碳纳米沉积物是通过燃烧植物油得到的，植物油的种类为大豆油、菜籽油、花生油中的其中一种，本专利技术的碳纳米沉积物可以通过植物油燃烧直接得到，植物油的种类并没有具体限制，日常生活中使用的大豆油、菜籽油、花生油均可。实际操作时，燃烧植物油得到碳纳米沉积物按照如下步骤进行：在室温下，将大豆油放入一个瓷舟中用棉线作为灯芯，点燃后将500ml烧杯作为碳纳米微粒的接收容器，收集好的碳纳米沉积物球磨后，放入真空干燥箱中保存。优选地，将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌得到的碳纳米沉积物/硬脂酸钠薄膜前驱体溶液中，所述碳纳米沉积物与所述硬脂酸钠的质量比控制在(0.01-1)：(0.02-1)之间。优选地，所述步骤(A)中，将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌混合搅拌的时间控制在10min以上，混合搅拌的温度控制在50-90℃之间；优选地，所述水为去离子水、超纯水、自来水中的其中一种，比较优选地是采用去离子水，排除杂质的干扰。优选地，在本专利技术的步骤(B)中，薄膜前驱体溶液与冰醋酸的体积比控制在(1-10)：(0.1-5)之间，可以选择为2：1、3：2、4：5等，实际操作时如果薄膜前驱体溶液取1-10ml，冰醋酸的体积可以为0.1-5ml之间。优选地，所述步骤(B)中，将所述薄膜前驱体溶液超声10-100min；优选地，添加冰醋酸后超声10-50min后再干燥1-24h得到所述复合前驱体薄膜；优选地，所述干燥为真空干燥，经过干燥后得到的是表面有微球状碳纳米沉积物和硬脂酸复合物的所述碳纳米沉积物/硬脂酸复合前驱体薄膜，后续可以进行一定的改性热处理操作以提高薄膜本身的疏水能力。优选地，热处理过程中先在薄膜表面上滴加一定量的水，滴水的用量与薄膜前驱体溶液的体积比最好控制在(1-1.2)：1之间，实际操作时，薄膜前驱体溶液取1-10ml，滴加水的量可以为1-12ml之间。优选地，所述步骤(B)中，热处理的温度控制在50-100℃之间，热处理时间控制在1-12h之间。最后，上述整个操作步骤中需要超声的操作次数比较多，但是每次超声处理的频率均可控制在50-500Hz之间，即可满足操作要求。采用上述制备方法制备得到的超疏水薄膜有较好的耐酸碱能力，实际操作时，可根据需要设计出具有超疏水性能的不同厚度、尺寸和形状的薄膜，操作非常灵活。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的超疏水薄膜的制备方法本身所采用的原料均为无毒、经济环保且低成本的材料，方法本身操作简便，对环境要求低，反应条件温和，极易容易实现膜的表面的超疏水处理，并且通过采用本专利技术的制备方法得到的膜有较好的耐酸碱能力，可根据需要设计出具有超疏水性能的不同厚度、尺寸和形状的薄膜，值得广泛推广应用；(2)本专利技术的制备工艺路线绿色环保，前后步骤衔接紧密，没有三废产生，绿色环保，不需要专业人员操作也可以实现；(3)采用本专利技术的制备方法制备得到的薄膜所采用的原料来源天然，得到的薄膜各方面性能比较优异，不仅具有超强的疏水能力，较好的耐酸碱能力，无形之中增加了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(A)将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌，超声得到薄膜前驱体溶液；(B)将所述薄膜前驱体溶液超声10min以上，添加冰醋酸干燥得到复合前驱体薄膜，滴水热处理即可。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(A)将碳纳米沉积物与硬脂酸钠、水混合搅拌，超声得到薄膜前驱体溶液；(B)将所述薄膜前驱体溶液超声10min以上，添加冰醋酸干燥得到复合前驱体薄膜，滴水热处理即可。2.根据权利要求1所述的超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，所述碳纳米沉积物是通过燃烧植物油得到的，所述植物油的种类为大豆油、菜籽油、花生油中的其中一种。3.根据权利要求1所述的超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，所述碳纳米沉积物与所述硬脂酸钠的质量比控制在(0.01-1)：(0.02-1)之间。4.根据权利要求1所述的超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，混合搅拌的时间控制在10min以上，混合搅拌的温度控制在50-90℃之间；优选地，所述水为去离子水、超纯水、自来水中的其中一种。5.根据权利要求1-4任一项所述的超疏水薄膜的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉红，何培新，方正平，夏蒙，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42