一种超疏水复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水复合材料的制备方法，所述超疏水复合材料通过将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及添加剂(I)依次加入醇溶剂中混合搅拌均匀，得到超疏水复合材料。该制备方法简单易操作，制备的超疏水复合材料具有吸收紫外线，防老化的性能，还具有防静电吸附功能。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水复合材料的制备方法
本专利技术属于超疏水复合材料领域，具体涉及一种超疏水复合材料的制备方法。
技术介绍
超疏水表面是指表面与水滴的接触角(CA)超过150°，滚动角(SA)小于10°的材料表面。超疏水材料由于具有超疏水和易滚动的特点，因此具有防水和自清洁的特性，将超疏水复合材料应用在汽车漆面，可以提升漆面的耐沾污性能，减少洗车频率，节约资源。疏水性是指疏水物和水之间互相排斥的物理性质，自然界中存在着许多疏水现象，如荷叶的自清洁效应等。目前，目前超疏水材料虽然在理论研究上取得了重大进展，但是在实际应用方面仍然面临着耐候性差，紫外线对超疏水材料的破坏，导致超疏水材料使用寿命较短。另外，超疏水表面虽然具有自清洁的作用，但是灰尘容易沉积在表面，久而久之灰尘牢固附着在超疏水材料的表面，使得超疏水材料的疏水特性被遮盖。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的缺陷，本专利技术的首要目的是提供一种超疏水复合材料的制备方法，该制备方法具有操作简单的特性。本专利技术的第二目的是提供一种超疏水复合材料。本专利技术的第三目的是提供一种超疏水复合材料的应用。本专利技术的首要目的可以通过采取如下技术方案达到：一种超疏水复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为15～20:1:1:77.8～82.8:0.2配置；(2)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及添加剂(I)依次加入醇溶剂中混合搅拌均匀，得到超疏水复合材料。优选地，所述步骤(1)中纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为15:1:1:82.8:0.2配置。优选地，所述步骤(1)中纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为20:1:1:77.8:0.2配置。优选地，所述步骤(1)中纳米材料是二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化镁、氧化钒、二氧化锰和氧化镍中的任何一种。优选地，所述步骤(1)中含氟修饰剂为含有氟原子的硅烷偶联剂，如常见的全氟硅烷(AFS)；添加的含氟修饰剂可以降低超疏水涂层的表面张力，提高疏水效果。优选地，所述步骤(1)中粘接剂为有机硅胶、聚氨酯胶和环氧树脂胶的任何一种；所述粘接剂的作用就是对纳米材料进行粘接。优选地，所述步骤(1)中醇溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种。优选地，所述步骤(1)中超疏水复合材料添加剂(I)的分子结构式如下：其中R为碳原子数为1-30的烷基，X为氯或溴中的任何一种。优选地，所述R为碳原子数为12-30的烷基，X为溴。优选地，所述R为碳原子数为1-5的烷基，X为溴。优选地，所述R为乙烷基，X为溴。优选地，所述步骤(1)中超疏水复合材料添加剂(I)的制备方法，包括如下步骤：(a)将维生素B1加入碱性水溶液，搅拌，过滤，洗涤，得产物(II)；(b)将步骤(a)中过滤得到的产物(II)加入有机溶剂中搅拌，同时加入RX，加热回流，将得到的沉淀过滤分离，即可得到超疏水复合材料添加剂(I)。所述超疏水复合材料添加剂合成过程见图1，此处超疏水复合材料添加剂(I)的合成原理为：维生素B1的嘧啶上的铵根离子与碱的氢氧根离子发生中和反应，生成产物(II)；产物(II)在有机溶剂下跟RX，加热回流，发生亲和取代反应，生成超疏水复合材料添加剂(I)，其中RX为碳原子数为1-30的溴代烷基化合物或氯代烷基化合物。优选地，所述步骤(a)中碱性水溶液可以是氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任何一种，所述摩尔浓度为2mol/L；所述维生素B1与碱性水溶液的质量比为1:1。优选地，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液。优选地，所述步骤(b)中RX为氯代烷基化合物或溴代烷基化合物，其中R为碳原子数为1-30的烷基，所属生成的产物(II)以及RX的摩尔比为1:3～1:3.3。优选地，所述产物(II)的分子结构式如下：本专利技术的第二目的是通过可以通过采取如下技术方案达到：一种超疏水复合材料，通过上述制备方法得到。本专利技术的第三目的是通过可以通过采取如下技术方案达到：一种超疏水复合材料的应用。优选地，所述超疏水复合材料在汽车领域的应用，所述超疏水复合材料喷涂或滚涂在汽车漆面。优选地，所述超疏水复合材料在建筑外墙的应用，所述超疏水复合材料喷涂或滚涂在水泥、瓷砖、真石漆或丙烯酸涂料基底的表面。优选地，所述超疏水复合材料在纺织物中的应用，所述超疏水复合材料喷涂、滚涂或浸轧在天然的织物棉、麻、丝上，或者是用在化纤类织物腈纶、锦纶、涤纶、尼龙的表面。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术制备的超疏水复合材料具有吸收紫外线，防老化的性能；本专利技术的超疏水复合材料包括纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂，所述超疏水复合材料添加剂的嘧啶环具有吸收紫外线功能，可以将吸收的紫外光以热量的形式释放掉，本专利技术制备的超疏水复合材料可以很好的解决目前超疏水涂层存在的紫外线对超疏水材料的破坏的问题，延长超疏水复合材料的使用寿命。2、本专利技术制备的超疏水复合材料具有防静电吸附功能；由于超疏水复合材料添加剂含有3个季铵根离子，带正电荷，而空气中的粉尘所带电荷多为正电荷，因此带正电荷的灰尘不会附着在含有超疏水复合材料添加剂的超疏水复合材料涂层上面，可以解决超疏水复合材料表面容易沉积灰尘，使得其疏水特性被遮盖的问题。3、本专利技术制备的的超疏水复合材料，当添加的超疏水复合材料添加剂中R为碳原子数为12-30的烷基时，制备的超疏水复合材料接触角可以达到160°左右，可以进一步提高超疏水材料的疏水性。4、本专利技术的超疏水复合材料添加剂分子结构末端还有羟基，在制备超疏水复合材料时，超疏水复合材料添加剂可以借助羟基与纳米材料表面的羟基进行缩合，也可以和粘接剂进行键和，提高超疏水复合材料添加剂在超疏水涂层中的附着力。5、本专利技术超疏水复合材料添加剂的制备方法操作简单。附图说明图1为本实施例1中添加剂(I)合成过程示意图。图2是本实施例1中制备的超疏水复合材料涂层的SEM图。图3是本实施例2中制备的超疏水复合材料涂层的SEM。图4是本实施例2中制备的超疏水复合材料涂层的SEM,局部放大图。图5是本实施例2中测试的制备超疏水涂层前后的接触角。图6是本实施例3中制备的超疏水复合材料涂层的SEM图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为15～20:1:1:77.8～82.8:0.2配置；/n(2)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及添加剂(I)依次加入醇溶剂中混合搅拌均匀，得到超疏水复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为15～20:1:1:77.8～82.8:0.2配置；
(2)将纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及添加剂(I)依次加入醇溶剂中混合搅拌均匀，得到超疏水复合材料。


2.根据权利要求1所述的超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米材料、含氟修饰剂、粘接剂、醇溶剂以及超疏水复合材料添加剂(I)按照质量份数比为15:1:1:82.8:0.2配置。


3.根据权利要求1所述的超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米材料是二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化镁、氧化钒、二氧化锰和氧化镍中的任何一种。


4.根据权利要求1所述的超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含氟修饰剂为含有氟原子的硅烷偶联剂。


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【专利技术属性】
技术研发人员：史继富，陈伟江，唐杰，陈景芝，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44