一种纳米超疏水材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米超疏水材料的制备方法，制备方法如下：首先，将纳米二氧化硅超声分散在部分无水乙醇溶液中，随后将硅烷偶联剂加入到混合液中快速搅拌，搅拌2个小时（水浴温度为60℃），室温陈化24小时，得到溶液A。其次，将硅烷偶联剂加入到剩余无水乙醇溶液中快速搅拌2小时，然后加入气相二氧化硅继续搅拌30分钟，最后缓慢滴加全氟硅烷，剧烈搅拌5小时，得到溶液B。最后，将上述溶液A和溶液B混合搅拌2小时，加入成膜剂，继续搅拌2小时，得到纳米超疏水材料。本发明专利技术具有以下优点：超疏水性能稳定持久、无腐蚀、无环境污染、工艺简单、成本低廉、应用范围广。

Preparation method of nano super hydrophobic material

The present invention relates to a preparation method of nano-superhydrophobic material. The preparation method is as follows: firstly, nano-silica is ultrasonic dispersed in a part of anhydrous ethanol solution, then silane coupling agent is added into the mixture to stir rapidly, stirring for 2 hours (water bath temperature is 60 C), aging at room temperature for 24 hours, and solution A is obtained. . Secondly, silane coupling agent was added to the remaining anhydrous ethanol solution and stirred for 2 hours quickly, then fumed silica was added to stir for 30 minutes, then perfluorosilane was dripped slowly and stirred vigorously for 5 hours to get solution B. Finally, the above solution A and solution B were stirred for 2 hours, then the film-forming agent was added and stirred for 2 hours to obtain nano-superhydrophobic materials. The invention has the following advantages: stable and lasting superhydrophobic performance, no corrosion, no environmental pollution, simple process, low cost and wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米超疏水材料的制备方法
本专利技术属于疏水材料的制备领域，特别涉及一种纳米超疏水材料的制备方法。
技术介绍
近年来，超疏水材料备受人们关注。超疏水材料是一种基于纳米尺寸的材料，当疏水的表面通过构造粗糙度，制备出微米-纳米阶层结构的时候，即可产生超疏水效应。通常将水接触角在150°以上、滚动角小于10°的表面称为超疏水表面，常见的超疏水现象，即荷叶表面的自清洁现象，落在荷叶表面的水珠可以自由滚动，荷叶表面的一些颗粒物可以被滚动的水珠带走，这就赋予了荷叶出污泥而不染的性能。目前，超疏水材料已被广泛应用，主要体现在以下几个方面:超疏水材料用于玻璃(尤其是高墙玻璃、汽车挡风玻璃等)、陶瓷、混凝土、木材等建筑上，可以使其具有自清洁(利用雨水就可以保持清洁的外观)或易于清洗的效果；超疏水材料用于船舶、舰艇的防污、防腐蚀，在船体表面的涂覆超疏水材料后，可以隔绝海水与船体的直接接触，从而降低海水腐蚀和表面氧化，同时也降低了它们与水流之间的摩擦阻力;超疏水材料用于服装等纺织品上，可以起到防水防污和自清洁的效果，开发时尚防风雨的服装；超疏水材料用于高降雪地区的卫星天线或户外标牌上，可以防止因积雪导致的信号中断或外观模糊。虽然超疏水材料的实验和理论研究已有很多报道，但由于通过构筑特殊的微/纳阶层结构来提高材料的疏水性就会导致其机械强度低的缺点，很容易在使用过程中受到破坏而失去其超疏水性能。同时，超疏水材料通常为非极性的有机物，在普通的溶剂中很难溶或不溶，因此，一般的超疏水材料都使用有毒性的有机溶剂（如甲苯、二甲苯等）来作为分散剂，不仅会对环境的大气造成污染，而且在施工过程中也会对工作人员的身体健康造成伤害。另外，由于所用溶剂具有腐蚀性，对应用的基材也有一定的限制作用，例如基材漆面本身成分就含有树脂类物质，很容易被所用的有机溶剂溶解而遭到破坏。因此，有必要专利技术一种环境友好型、疏水能力强、高附着力、低成本，并可以广泛应用于多领域的纳米超疏水材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种环境友好型、疏水能力强、高附着力、低成本的纳米超疏水材料的制备方法，可用于任何基材表面（如：玻璃、金属、陶瓷等）。本专利技术克服了传统超疏水材料疏水能力弱、应用范围窄、低附着力、污染环境等问题。本专利技术纳米超疏水材料的优点是：超疏水性能稳定持久、无腐蚀、无环境污染、应用范围广。本专利技术采取以下技术方案：纳米超疏水材料，其特征在于：纳米二氧化硅0.2%~0.5%，气相二氧化硅0.3%~0.7%、无水乙醇82.8%~93.5%、氟硅烷2%~5%、硅烷偶联剂2%~6%、成膜剂2%~5%。所述的纳米超疏水材料，其特征是：所述纳米超疏水材料中的纳米二氧化硅粒子大小为5nm-15nm。所述的纳米超疏水材料，其特征是：所述纳米超疏水材料中的气相二氧化硅为疏水气相二氧化硅。所述的纳米超疏水材料，其特征是：所述纳米超疏水材料中的氟硅烷为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种。所述的纳米超疏水材料，其特征是：所述纳米超疏水材料中的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。所述的纳米超疏水材料，其特征是：所述纳米超疏水材料中的成膜剂为丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂中的一种或多种。具体实施方式实施例1：步骤一：将0.2g纳米二氧化硅超声分散在40g无水乙醇溶液中，随后将1gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到混合液中快速搅拌，搅拌2个小时（水浴温度为60℃），室温陈化24小时，得到溶液A；步骤二：将1gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到53.5g无水乙醇溶液中快速搅拌2小时，然后加入0.3g气相二氧化硅继续搅拌30分钟，最后缓慢滴加2g1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，剧烈搅拌5小时，得到溶液B；步骤三：将上述溶液A和溶液B混合搅拌2小时，加入2g丙烯酸树脂成膜剂，继续搅拌2小时，得到纳米超疏水材料。将上述制备的纳米超疏水材料喷涂在干净的玻璃片上，放入110℃烘干箱中，干燥2个小时，利用接触角仪（OCA20machineData-Physics）测试样品的接触角，接触角约为152°。实施例2：步骤一：将0.3g纳米二氧化硅超声分散在40g无水乙醇溶液中，随后将2gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到混合液中快速搅拌，搅拌2个小时（水浴温度为60℃），室温陈化24小时，得到溶液A；步骤二：将2gγ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到48.2g无水乙醇溶液中快速搅拌2小时，然后加入0.5g气相二氧化硅继续搅拌30分钟，最后缓慢滴加3g1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，剧烈搅拌5小时，得到溶液B；步骤三：将上述溶液A和溶液B混合搅拌2小时，加入2g丙烯酸树脂成膜剂和2g丁二烯树脂成膜剂，继续搅拌2小时，得到纳米超疏水材料。将上述制备的纳米超疏水材料喷涂在干净的铝板上，放入80℃烘干箱中，干燥4个小时，利用接触角仪（OCA20machineData-Physics）测试样品的接触角，接触角约为156°。实施例三：步骤一：将0.5g纳米二氧化硅超声分散在40g无水乙醇溶液中，随后将2gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到混合液中快速搅拌，搅拌2个小时（水浴温度为60℃），室温陈化24小时，得到溶液A；步骤二：将2gγ-氨丙基三乙氧基硅烷和2gγ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入到42.8g无水乙醇溶液中快速搅拌2小时，然后加入0.7g气相二氧化硅继续搅拌30分钟，最后缓慢滴加5g1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，剧烈搅拌5小时，得到溶液B；步骤三：将上述溶液A和溶液B混合搅拌2小时，加入2g丙烯酸树脂成膜剂、1g丁二烯树脂成膜剂、2g聚氨酯成膜剂，继续搅拌2小时，得到纳米超疏水材料。将上述制备的纳米超疏水材料喷涂在干净的汽车板材上，放入100℃烘干箱中，干燥3个小时，利用接触角仪（OCA20machineData-Physics）测试样品的接触角，接触角约为162°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米超疏水材料，组分及重量比为：纳米二氧化硅0.2%~0.5%，气相二氧化硅0.3%~0.7%、无水乙醇82.8%~93.5%、氟硅烷2%~5%、硅烷偶联剂2%~6%、成膜剂2%~5%。

【技术特征摘要】
1.一种纳米超疏水材料，组分及重量比为：纳米二氧化硅0.2%~0.5%，气相二氧化硅0.3%~0.7%、无水乙醇82.8%~93.5%、氟硅烷2%~5%、硅烷偶联剂2%~6%、成膜剂2%~5%。2.根据权利要求l所述的纳米超疏水材料的制备方法，其工艺步骤为：步骤一：将纳米二氧化硅超声分散在部分无水乙醇溶液中，随后将硅烷偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文明，刘永定，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京中科东亚纳米材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11