一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法技术

本发明专利技术涉及一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法


[0001]本专利技术涉及材料表面改性可控制备
，尤其涉及一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法。

技术介绍

[0002]超润湿表面具有可控的液体排斥性或吸附性引起人们的广泛关注，超润湿材料的其它界面性能的改善通常也依赖于特殊的润湿性，如催化、摩擦、生物工程、油水分离等。受鱼鳞的启发，人们开发了各种具有水下超疏油性的表面。近年来，有大量研究关注液下极限润湿性的研究。在水
‑
固
‑
油体系中，根据油/水与表面之间的竞争亲和力相互作用，油或者被水取代，反之亦然。根据热力学理论，水下超疏水性和油下超疏水性不可能同时出现在同一表面上，只有一种超润湿性可能是热力学稳定的。而具有合理的表面化学和粗糙度材料表面可以兼得水下超疏水性和油下超疏水性的液下双重超疏液。此外,由于油的表面张力低于水，因此很难实现水下超疏油表面的油下超亲水性。
[0003]由于水下超疏水表面的油下超亲水性和油下超疏水性具有各自优势：油下超疏水涂层可解决油润滑表面水的抗腐蚀需要；油下超亲水表面在含油水的净化中也起着重要作用。因此，研究表面液下润湿性的变化规律对于理解其液下超润湿性的本质机理具有重要意义。但目前油中从超疏水到超亲水的水下超疏水表面的可控制备技术尚无任何报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种方法简单、可操作性高、条件温和的油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法。
[0005]为解决上述问题，本专利技术所述的一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法，包括以下步骤：
⑴
将不锈钢网基底依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，每次清洗半小时，烘干后即得干燥不锈钢网；
⑵
分别制备烷基酸碳链长n=0的表面的喷涂溶液A(n=0)、烷基酸碳链长n=2的表面的喷涂溶液B(n=2)、烷基酸碳链长n=4的表面的喷涂溶液C(n=4)、烷基酸碳链长n=6的表面的喷涂溶液D(n=6)、烷基酸碳链长n=8的表面的喷涂溶液E(n=8)、烷基酸碳链长n=10的表面的喷涂溶液F(n=10)、烷基酸碳链长n=12的表面的喷涂溶液G(n=12)、烷基酸碳链长n=14的表面的喷涂溶液H(n=14)、烷基酸碳链长n=16的表面的喷涂溶液I(n=16)；
⑶
在室温条件下，在所述干燥不锈钢网的表面分别采用九种喷涂溶液A (n=0), B(n=2), C(n=4), D(n=6), E(n=8), F(n=10), G(n=12), H(n=14), I(n=16) 于0.2 MPa 氮气气体压力下利用气体压缩喷枪全部均匀喷涂；
⑷
将喷涂所得的不同涂层分别置于120
º
C 条件下加热2小时，然后200
º
C继续固化1小时，分别形成烷基酸碳链长n=0的表面、烷基酸碳链长n=2的表面、烷基酸碳链长n=4的表面、烷基酸碳链长n=6的表面、烷基酸碳链长n=8的表面、烷基酸碳链长n=10的表面、烷基酸
碳链长n=12的表面、烷基酸碳链长n=14的表面、烷基酸碳链长n=16的表面，分别简写为0Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、2Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、4Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、6Aa
‑
AP
‑
TiO2表面, 8Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、10Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、12Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、14Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、16Aa
‑
AP
‑
TiO2表面。
[0006]所述步骤
⑴
中不锈钢网基底的目数为2300目。
[0007]所述步骤
⑵
中喷涂溶液A(n=0)、B(n=2)、C(n=4)、D(n=6)、E(n=8)、F(n=10)、G(n=12)、H(n=14)、I(n=16)按下述方法制得：
①
制备无机磷酸铝粘结剂：将磷酸采用去离子水稀释至60%后加入氢氧化铝，使磷酸与氢氧化铝的摩尔比为3:1，于100
º
C搅拌3小时，即得；
②
制备磷酸铝溶液：将1g无机磷酸铝粘结剂溶解在4 mL的去离子水中，搅拌均匀即得；
③
制备二氧化钛分散液：取0.5 g二氧化钛纳米颗粒分散在5 mL的无水乙醇中，并超声10分钟使其均匀分散，即得；
④
取9份二氧化钛分散液，分别加入碳链长n=0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16的0.02 mmol 的烷基酸(CH3(CH2)
n
COOH)，搅拌均匀后分别滴入同体积的磷酸铝溶液，分别搅拌半小时使其均匀混合后，即得九种喷涂溶液A (n=0), B(n=2), C(n=4), D(n=6), E(n=8), F(n=10), G(n=12), H(n=14), I(n=16)。
[0008]所述步骤
③
中二氧化钛颗粒的平均粒径为25 nm。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术采用“无机粘合剂+功能涂料”策略，通过精细调控烷基酸的碳链长度可实现其表面化学的精细调控；同时利用无机磷酸铝粘结剂和镶嵌在粘结剂中的功能涂层的协同作用实现油下超亲水到超疏水状态的水下超疏油表面的可控制备。
[0010]2、本专利技术中不锈钢网基表面超润湿性可以通过调控不同碳链长度的烷基酸实现精确调控。
[0011]3、本专利技术使用无机粘结剂制备性能优异的超润湿功能涂层，相对有机粘接剂其使用环保、污染小。
[0012]4、本专利技术使用的材料易得且价格低廉；同时制备工艺简单、条件温和。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0014]图1为本专利技术中油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控过程示意图。
[0015]图2为本专利技术中6Aa
‑
AP
‑
TiO2(a,c)与14Aa
‑
AP
‑
TiO2(b,d)表面的扫描电子显微镜和元素面分布图；(e) 6Aa
‑
AP
‑
TiO2表面(1), 14Aa
‑
AP
‑
TiO
2 表面(2) and 原始不锈钢网(3) 的X 射线衍射图谱。
[0016]图3为本专利技术中a)空气中不同涂层表面水和油滴(十六烷)的接触角,油滴(1,2
‑
二氯己烷) 在水中的接触角和水滴在油(正己烷)中的接触角与涂层表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油下从超亲水到超疏水的水下超疏油涂层的可控方法，包括以下步骤：
⑴
将不锈钢网基底依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗，每次清洗半小时，烘干后即得干燥不锈钢网；
⑵
分别制备烷基酸碳链长n=0的表面的喷涂溶液A(n=0)、烷基酸碳链长n=2的表面的喷涂溶液B(n=2)、烷基酸碳链长n=4的表面的喷涂溶液C(n=4)、烷基酸碳链长n=6的表面的喷涂溶液D(n=6)、烷基酸碳链长n=8的表面的喷涂溶液E(n=8)、烷基酸碳链长n=10的表面的喷涂溶液F(n=10)、烷基酸碳链长n=12的表面的喷涂溶液G(n=12)、烷基酸碳链长n=14的表面的喷涂溶液H(n=14)、烷基酸碳链长n=16的表面的喷涂溶液I(n=16)；
⑶
在室温条件下，在所述干燥不锈钢网的表面分别采用九种喷涂溶液A (n=0), B(n=2), C(n=4), D(n=6), E(n=8), F(n=10), G(n=12), H(n=14), I(n=16) 于0.2 MPa 氮气气体压力下利用气体压缩喷枪全部均匀喷涂；
⑷
将喷涂所得的不同涂层分别置于120
º
C 条件下加热2小时，然后200
º
C继续固化1小时，分别形成烷基酸碳链长n=0的表面、烷基酸碳链长n=2的表面、烷基酸碳链长n=4的表面、烷基酸碳链长n=6的表面、烷基酸碳链长n=8的表面、烷基酸碳链长n=10的表面、烷基酸碳链长n=12的表面、烷基酸碳链长n=14的表面、烷基酸碳链长n=16的表面，分别简写为0Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、2Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、4Aa
‑
AP
‑
TiO2表面、6Aa
‑
AP
‑
TiO2表面, 8Aa
‑
AP
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：铁璐，郝俊英，刘维民，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：