一种耐磨超疏液表面及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料科学领域，公开了一种新型耐磨超疏液表面的制备和应用，耐磨超疏液表面的制备包括如下步骤：(1)将十六烷基三甲基硅烷加入到有机溶剂中混合得到混合溶液，再加入钛酸四丁酯继续混合均匀，得到改性液；(2)将基材在步骤(1)制备的改性液中浸泡，然后取出干燥，即得到耐磨超疏液表面。本发明专利技术的制备方法不需要酸碱催化，反应时间非常迅速，只需几分钟即可制备出耐磨超疏液表面。采用的材料未涉及氟化物，价格相对低廉。制备过程工艺简单，有利于实现工业化生产。采用的基材表面富含羟基，因此与耐磨超疏液表面能更好地结合，赋予表面良好的耐磨性能和耐静水压性能，处理过的表面对食用性液体具有优异的疏液效果。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨超疏液表面及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料科学领域，特别涉及一种耐磨超疏液表面及其制备方法和应用。
技术介绍
超疏液表面材料是一种具有特殊浸润性的多功能材料，在日常生活、医用防护、工业生产及军工等领域均有重要的应用价值。目前制备超疏液表面的方法有许多，如化学沉积法、静电纺丝法、气相沉积法和自组装法等。这些制备方法相对较为繁琐，工艺较为复杂。此外，超疏液表面一般不耐机械磨损，因此，对超疏液表面目前的研究方向除了寻求工艺简单的制备方法外，还寻求材料的功能多元化以及良好的机械性能以保证材料能够得到实际应用。再者，许多文献报道的超疏液材料中使用含氟材料等价格昂贵的原料，不太适用于大规模生产。因此，需要探索一种工艺简单、功能多元化且具备一定机械耐久性的超疏液表面的方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种耐磨超疏液表面的制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的耐磨超疏液表面。本专利技术再一目的在于提供上述耐磨超疏液表面在制备耐磨超疏液材料中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种耐磨超疏液表面的制备方法，包括如下步骤：(1)将十六烷基三甲基硅烷加入到有机溶剂中混合均匀得到混合溶液，再加入钛酸四丁酯继续混合均匀，得到改性液；(2)将基材浸泡在步骤(1)制备的改性液中，然后取出干燥，即得到耐磨超疏液表面。步骤(1)所述有机溶剂为极性有机溶剂；优选地，步骤(1)所述有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种。步骤(1)所述十六烷基三甲基硅烷和有机溶剂的用量满足：十六烷基三甲基硅烷和有机溶剂的体积比为(1～10)：(20～250)；优选地，步骤(1)所述十六烷基三甲基硅烷和有机溶剂的用量满足：步骤(1)所述混合溶液中十六烷基三甲基硅烷的体积分数为3％～7％。步骤(1)所述钛酸四丁酯的用量满足：钛酸四丁酯的体积是十六烷基三甲氧基硅烷体积的0.5～1.5倍。步骤(2)所述基材为富含羟基的基材，优选为纯棉布、塑料、金属中的一种。步骤(2)所述浸泡的时间为1～15min，优选为1～10min，更优选为5min。步骤(2)所述干燥是指干燥至表干，优选为在室温下干燥至表干。一种由上述方法制备得到的耐磨超疏液表面。所述耐磨超疏液表面在制备耐磨超疏液材料中的应用。本专利技术中未指明温度的均指在室温下进行，本专利技术所述室温均为20℃～30℃。本专利技术的机理为：本专利技术选择了具有迅速水解能力的钛酸四丁酯和具有快速水解能力的十六烷基三甲氧基硅烷对基材进行疏水处理。其中，钛酸四丁酯在空气中即可与空气中的微量水分反应而迅速水解，十六烷基三甲氧基硅烷水解速度稍慢，而由已水解的钛酸四丁酯得到的Ti-OH键可诱导十六烷基三甲氧基硅烷水解速度提升。因此，整个体系无需酸碱催化即可在短时间内得到超疏液表面。其中，钛酸四丁酯和十六烷基三甲氧基硅烷共水解缩合可产生粗糙微结构，并且十六烷基三甲氧基硅烷具有长链烷基，大大降低了材料的表面能。同时采用的基材表面富含羟基，可与水解产生的硅醇或钛醇结合，因此基材表面无需预处理即可与涂层很好地结合，赋予涂层良好的耐磨性能和耐静水压性能。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：1、本专利技术制备的改性表面，表现出耐磨超疏液性质，对可食用液体表现出优异的超疏液性质。2、本专利技术制备的耐磨超疏液表面，可耐砂纸摩擦1米后或经马丁代尔耐磨试验后仍保持超疏液性能，且具备一定的耐静水压性能。3、本专利技术采用的基材不需经特殊预处理。4、本专利技术采用的制备方法不需要酸碱催化，反应时间非常迅速，只需几分钟即可制备，相对于传统的溶胶凝胶法大大缩短了制备时间。5、本专利技术采用的材料未涉及氟化物，价格相对低廉。制备过程十分简单，只需浸泡即可实现，非常有利于实现工业化生产。6、本专利技术采用的制备方法对基材有普适性，可用于纯棉布、塑料、金属等富含羟基的商品化材料的表面改性。附图说明图1为实施例2制备的耐磨超疏液棉布对红酒(a)、酸奶(b)、咖啡(c)、蜂蜜(d)、酱油(e)和奶茶(f)的超疏液光学图片。图2为实施例4制备的耐磨超疏液聚酯无纺布(a)和未经处理的聚酯无纺布(b)对墨水的超疏液光学图。图3为实施例5制备的耐磨超疏液不锈钢对水的超疏液的光学图。图4为实施例2制备的耐磨超疏液棉布的接触角图。图5为实施例2制备的耐磨超疏液棉布经过砂纸磨损试验后的接触角图。图6为实施例2制备的耐磨超疏液棉布经过马丁代尔耐磨试验后的接触角图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例1一种耐磨超疏液棉布及其制备方法(1)量取1mL的十六烷基三甲氧基硅烷于20mL无水乙醇中混合均匀，再量取1mL的钛酸四丁酯加入其中再次混合均匀，得到均一、透明的溶液。(2)将纯棉布浸泡入上述溶液中反应，1min后取出，于室温下表干后，得到耐磨超疏液棉布。实施例2一种耐磨超疏液棉布及其制备方法(1)量取1mL的十六烷基三甲氧基硅烷于20mL无水乙醇中混合均匀，再量取1mL的钛酸四丁酯加入其中再次混合均匀，得到均一、透明的溶液。(2)将纯棉布浸泡入上述溶液中反应，5min后取出，于室温下表干后，得到耐磨超疏液棉布。在耐磨超疏液棉布表面滴加0.5mL左右的可食用性液体(红酒、酸奶、咖啡、蜂蜜、酱油和奶茶)，观察液体形态，并微小倾斜或轻轻抖动棉布，观察液滴的行为。图1为实施例2制备的耐磨超疏液棉布对红酒(a)、酸奶(b)、咖啡(c)、蜂蜜(d)、酱油(e)和奶茶(f)的超疏液光学图。如图所示，红酒、酸奶、咖啡、蜂蜜、酱油和奶茶在处理后的棉布表面都呈球状。除酱油外，其他液滴经微小倾斜或轻轻抖动后可轻易滚落。经微小倾斜后，酱油会残留小液珠黏住表面，稍微用微量水冲洗也可除去粘滞的小液珠从而保持干爽无污渍的表面。说明本专利技术制备得到的耐磨超疏液棉布对可食用性液体具有优异的疏液性质。实施例3一种耐磨超疏液棉布及其制备方法(1)量取1mL的十六烷基三甲氧基硅烷于15mL异丙醇中混合均匀，再量取1mL的钛酸四丁酯加入其中再次混合均匀，得到均一、透明的溶液。(2)将纯棉布浸泡入上述溶液中反应，5min后取出，于室温下表干后，得到耐磨超疏液棉布。实施例4一种耐磨超疏液聚酯无纺布及其制备方法(1)量取1mL的十六烷基三甲氧基硅烷于20mL无水乙醇中混合均匀，再量取1mL的钛酸四丁酯加入其中再次混合均匀，得到均一、透明的溶液。(2)将聚酯无纺布浸泡入上述溶液中反应，5min后取出，于室温下表干后，得到耐磨超疏液聚酯无纺布。将墨水滴加到耐磨超疏液聚酯无纺布上。图2为实施例4制备的耐磨超疏液聚酯无纺布(a)和未经处理的聚酯无纺布(b)对墨水的超疏液光学图。可以观察到，墨水在处理后的聚酯无纺布上均成球状，说明耐磨超疏液聚酯无纺布对墨水具有优异的疏液性质。而未经处理的聚酯无纺布对墨水无疏液效果，墨水滴在无纺布上即刻渗透到孔隙中。实施例5一种耐磨超疏液不锈钢及其制备方法(1)量取1mL的十六烷基三甲氧基硅烷于20mL无水乙醇中混合均匀，再量取1mL的钛酸四丁酯加入其中再次混合均匀，得到均一、透明的溶液。(2)将不锈钢(型号：304)浸泡入上述溶液中反应，5min后取出，于室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨超疏液表面的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将十六烷基三甲基硅烷加入到有机溶剂中混合均匀得到混合溶液，再加入钛酸四丁酯继续混合均匀，得到改性液；(2)将基材浸泡在步骤(1)制备的改性液中，然后取出干燥，即得到耐磨超疏液表面。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨超疏液表面的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将十六烷基三甲基硅烷加入到有机溶剂中混合均匀得到混合溶液，再加入钛酸四丁酯继续混合均匀，得到改性液；(2)将基材浸泡在步骤(1)制备的改性液中，然后取出干燥，即得到耐磨超疏液表面。2.根据权利要求1所述的耐磨超疏液表面的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述有机溶剂为极性有机溶剂；步骤(2)所述基材为富含羟基的基材。3.根据权利要求1所述的耐磨超疏液表面的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；步骤(2)所述基材为纯棉布、塑料、金属中的一种。4.根据权利要求1所述的耐磨超疏液表面的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述十六烷基三甲基硅烷和有机溶剂的体积比为(1～10)：(20～250)；步骤(1)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓丹，曾瑜，刘瑞，赖华杰，靳焘，马倩，贺立，
申请(专利权)人：广州中科检测技术服务有限公司，中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44