一种具有磁性坚固超疏水表面及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磁性坚固超疏水表面及其制备方法。在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，形成混合溶液A，再向A中加入无机纳米颗粒，继续用摇床充分混合30

【技术实现步骤摘要】
一种具有磁性坚固超疏水表面及其制备方法


[0001]本专利技术属于超疏水表面制备
,具体涉及一种具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面及其制备方法。

技术介绍

[0002]超疏水性是自然界中的常见现象：莲花叶子保持“出淤泥而不染”;水蝇的腿使它们自由地滑过水面滑行;蝴蝶翅膀不沾水。通过调节表面形态和化学组成，从生物体上学习到的超疏水经验已经有大量应用，如自清洁，油水分离，防腐，防冰，减阻等。
[0003]自清洁是超疏水表面研究最理想的特性之一。自然界中典型的自清洁现象是在荷叶上观察到的，即“荷叶效应”。落在荷叶上的水滴保持着近乎完美的球形，可以很容易地滚落，带走表面的灰尘颗粒。科研工作者通过模仿荷叶的表面形态，开发各种人工超疏水表面。实现超疏水性的前提有两点：表面粗糙度和低表面能物质。根据定义，超疏水表面的特征是水接触角大于150
°
，滑动角小于10
°
。由于其独特的自清洁特性，超疏水表面在跨学科
具有许多潜在的应用，包括生物传感器、智能结构涂层材料和微流体。
[0004]通常，自清洁材料可分为两部分：（1）“荷叶效应”的超疏水表面，（2）金属氧化物光催化剂。第一种是通过滚动水滴清除污垢以保持干净的表面。至于第二种，通过在紫外照明下，光催化剂上激发出自由基来降解有机污染。然而，在制备过程中，含氟硅烷，长碳链的有机化合物通常用作低表面能组合物，以获得超疏水材料.，这些非润湿金属氧化物光催化剂上的有机分子很容易被紫外刺激分解，很难同时实现这两种自我清洁，因此制备抗紫外的超疏水表面是一个挑战。
[0005]近年来，随着城市化和工业化的加快，频繁的溢油和有机化学品排放造成了能源损失、环境污染和生态破坏等环境问题。这些问题越来越引起科学家和环境工作者的关注，因此，开发一种低成本、有效、方便的油水分离技术势在必行。传统的油水分离路线包括原位燃烧，降解，分散剂和其他物理分离方法。然而，这些传统的策略有缺点，如效率低，运行成本高和生态不友好。因此，需要更先进的技术来分离各种油水混合物。首先，在海洋溢油事故中，为了及时将泄露的油从海面回收，需要一种简单有效的方式来准确定位油的位置，然后回收油。其次，现有的油水分离材料大多机械强度较低，当受到外力破坏时，材料的表面疏水性降低，内部完整性受损，形成裂纹等缺陷，防护能力下降。磨损性能差的主要原因之一是涂层和基体之间的粘附强度低。提高材料坚固性迫在眉睫。限制超疏水材料广泛应用的原因就是成本高，很难大批量生产，因此急需一种简单、方便、成本低的方法来制备超疏水表面。这些问题限制了超疏水材料的实际应用。因此，制作自清洁、抗紫外、导航移动、机械强度高、制备方法简单的超疏水表面已成为研究人员开发的重点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种磁性坚固超疏水表面及其制备方法，具有自清洁、抗紫外的功能。
上,制备获得具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面。
[0020]其中,所述无水乙醇的质量浓度为99.5
‑
99.8%, 无机纳米颗粒加入的量为混合溶液A质量的10~20%,低表面能氟化物的加入量为混合溶液A质量的3~9%。
[0021]所述的无机纳米颗粒为Fe3O4和TiO2。
[0022]所述低表面能的氟化物为1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三甲氧基硅烷。
[0023]所述的喷胶为3M
‑
75号喷胶。
[0024]所述的超疏水悬浊液是涂覆到已经喷涂了胶水的任意基底上，即“喷胶+基底”上。
[0025]具体的，超疏水悬浊液的制备过程如下: 在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，用摇床充分混合20
‑
30 min,得到混合溶液A,然后在混合溶液A中加入无机纳米颗粒, 继续用摇床充分混合30
‑
60min，即可获得超疏水悬浊液。
[0026]将3M
‑
75号喷胶，喷涂于各种基底上，自然晾5分钟，即可获得“喷胶+基底”。
[0027]将超疏水悬浊液涂覆在“喷胶+基底“上时,可以采用喷涂、浸渍、旋涂和滴涂中的任意一种。
[0028]经过超疏水悬浊液处理过的基底可以在常温下自然晾干，也可以用低温的吹风吹干。
[0029]具体的,本专利技术一种具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面的制备方法十分简单,包括以下步骤:（1）超疏水悬浊液的制备:在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，用摇床充分混合20
‑
30 min,得到混合溶液A;然后在混合溶液A中加入无机纳米颗粒, 继续用摇床充分混合30
‑
60min，即可获得超疏水悬浊液。
[0030]（2）“喷胶+基底”的制备：将3M
‑
75号喷胶，喷涂于各种基底上自然放置5分钟，即可获得“喷胶+基底”。
[0031]（3）超疏水表面的制备:将悬浊液涂覆于已经喷胶的基底上,通过自然挥发的方法即可制备具有自清洁、抗紫外的磁性坚固的超疏水表面。
[0032]本专利技术基于无机纳米粒子制备的超疏水表面，表面具有微纳米粗糙结构。在超疏水表面的制备过程中, 在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，用摇床充分混合20
‑
30 min,得到混合溶液A;然后在混合溶液A中加入无机纳米颗粒, 继续用摇床充分混合30
‑
60min，即可获得超疏水悬浊液。该悬浊液可以通过喷涂、浸涂和滴涂等方法涂覆于不同的“喷胶+基底”上。制得的超疏水表面不仅具有粗糙的微纳米结构且具有较低的表面能, 将2uL水滴加在超疏水表面，其接触角为152
°
左右,滚动角小于5
°
，因为高静态接触角以及较小的滚动角赋予超疏水表面优异的自清洁能力，而且表面在油下也具有自清洁功能由于二氧化钛纳米粒子具有高折光性和高光活性从而显示出强抗紫外线能力。纳米级二氧化钛由于粒径小，活性大，既能反射、散射紫外线，又能吸收紫外线，从而对紫外线有更强的阻隔能力。在表面中存在十分稳定,从而可以达到长期持续抗紫外的目的。此外，Fe3O4颗粒具有极好的磁性,可以通过利用磁性进行导航。通过喷胶来加强表面的机械稳定性，生产成本低，操作简便，作为一种新型的多功能超疏水表面,有望在自清洁、抗紫外领域获得广泛应用,所述表面可达到100%抗紫外。
[0033]实施例1一种具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面,制备方法如下:
（1）超疏水悬浊液的制备:在无水乙醇中先加入1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三甲氧基硅烷，用摇床充分混合20
‑
30 min,得到混合溶液A;然后在混合溶液A中加入5gFe3O4纳米颗粒和1gTiO2纳米颗粒, 继续用摇床充分混合30
‑
60min，即可获得超疏水悬浊液。
[0034]（2）“喷胶+基底”的制备：将3M
‑
75号喷胶，喷涂于各种基底上，自然放置5分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性坚固超疏水表面的制备方法，其特征在于，在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，用摇床充分混合20
‑
30 min，得到混合溶液A，然后在混合溶液A中加入无机纳米颗粒,，继续用摇床充分混合30
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60min，即可获得超疏水悬浊液；将喷胶喷涂于各种基底上，自然放置5分钟，即可获得“喷胶+基底”；将超疏水悬浊液涂覆在“喷胶+基底”上，制备获得具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面；所述无水乙醇的质量浓度为99.5
‑
99.8%，无机纳米颗粒加入的量为混合溶液A质量的15~20%，无机纳米颗粒为Fe3O4和TiO2，低表面能氟化物的加入量为混合溶液A质量的4~8%。2.如权利要求1所述的具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面的制备方法,其特征在于，所述的无机纳米颗粒为Fe3O4和TiO2。3.如权利要求1所述的具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面的制备方法,其特征在于，所述低表面能的氟化物为1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三甲氧基硅烷。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉霞，李聪聪，陈柏屹，陈娜丽，谭琳，赵丹，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：