一种具有高润湿的复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术属于化工材料领域，具体涉及具有高润湿的复合材料及其应用，更具体涉及含有表面活性剂的复合材料，该复合材料，包括以下组分：组分A和组分B；其中，组分A为表面活性剂，优选为生物表面活性剂，具体地选自槐糖脂、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钠、NP

【技术实现步骤摘要】
一种具有高润湿的复合材料及其应用


[0001]本专利技术属于化工材料领域，具体涉及具有高润湿的复合材料及其应用，更具体涉及含有表面活性剂的复合材料。

技术介绍

[0002]亲疏水性是界面的重要特征，在固液界面，接触角是用来表征界面亲疏水性能的关键参数，用来表征液体在界面上的铺展程度。当液滴与固体表面接触，它或者仍保持为液滴形态或在表面铺展成液膜，这一性质通常由接触角(CA)来衡量。对于一个固体表面，当它与水或油的接触角接近0
°
，称之为超亲水或超亲油表面；接触角大于150
°
，则称为超疏水或超疏油表面。超疏水表面因其优异的自洁排水性能可望在高科技领域和日常生活等方面有美好的应用前景。目前通过对荷叶表面微纳结构仿生已达到在亲水材料上制备超疏水表面的准商业化水平[1]。如水(雾)滴在经过紫外光辐照的二氧化钛纳米晶表面可以迅速铺展，这种超亲水材料已经成功的被用作防雾及自清洁的透明涂层来使用[2]。超疏水表面一般是指与水的接触角大于150
°
的表面，它在工农业生产和人们的日常生活中都有着极其广阔的应用前景，例如它可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等。
[0003]生物表面活性剂具有可降解性、环境相容性、较低的临界胶束浓度等优点，使其备受关注。生物表面活性剂主要是由细菌和真菌产生的一类两亲分子，根据其生化性质主要分为糖脂、脂肽和磷脂。生物表面活性剂在环境修复、农业和食品业等领域具有广泛的应用前景。然而，由于生物表面活性剂生产成本高、产量低等原因限制其大量使用。
[0004]槐糖脂是一种性能优异的生物表面活性剂，分子结构上带有脂肪烃链构成的非极性疏水基，以及极性的亲水基，拥有化学方法难以合成的功能基团，分子结构复杂，具有较低的临界胶束浓度(CMC)，可有效降低液体的表面张力，表面张力至大约35mN/m。槐糖脂作为一种糖脂类生物表面活性剂能够利用表面活性剂具有特殊的性质，分子结构可以形成亲水基团向外，疏水基团向内的“胶束”，借助定向的吸附，通过把固体浸入表面活性剂溶液中，当溶液浓度增加至与临界胶束浓度相接近时，可以让物质吸附在固体表面，此时极性基团朝向固体，非极性基团朝向气相，形成吸附层，通过固体吸附层表面的碳氢基团，将原本的固体高能表面转化为低能表面，达到湿润作用。润湿性是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。界面浸润性是材料科学的根本问题之一,润湿性调控的研究无论在探索新知识,还是创造新应用方面都有重要意义。
[0005]Wang J等[3]使用槐糖脂作为多杀霉素SC的润湿分散剂，确定槐糖脂具有降低多杀霉素悬浮剂粒径，提高悬浮剂稳定性的作用，适合用作多杀霉素悬浮剂的助分散剂，证明生物表面活性剂有望部分替代化学表面活性剂应用于农药悬浮剂中。
[0006]Wang K等[4]使用一定比例的鼠李糖脂和槐糖脂混合物构建了一种新型绿色可降解复合粉尘抑制剂配方，将煤灰的润湿速度从1.887mg/s优化到3.333mg/s。
[0007]Lin J等[5]利用槐糖脂具有更强的润湿反转性能作驱油剂，400min后析水率值仍能保持在25％，对试验区块原油降黏率超过85％。
[0008]随着人类科技的发展,农药的使用显著提高了粮食产量,但也给环境造成了巨大的破坏。在农药喷洒过程中,约有50％的农药由于农药液滴在植物叶片表面的迸射散落在土壤和空气中,严重污染了空气、土壤和地下水,并且增加了农药的喷洒次数,造成了更多轮次的农药浪费和环境污染。大多数植物叶面为超亲水、超疏水表面,而控制液滴在超亲水、超疏水表面碰撞行为的影响因素众多。尽管文献中有许多关于液滴碰撞行为的研究报道,但是由于这样一个过程的复杂性,大量基本的科学问题和技术问题仍亟待解决。通过深入认识表面活性剂在影响液滴表面碰撞行为中的基本科学问题，进而能够发展多种高效的表面活性剂体系，有效控制液滴在不同宏观、微观组成和结构的特殊浸润性表面的碰撞行为。例如，阴离子表面活性剂磺基琥珀酸二辛酯钠(AOT)能够抑制农药液滴在超疏水植物表面的弹射和溅射[6]。
[0009]在实用超疏水领域避免不了的一个重要问题就是超疏水表面的强度问题，由于超疏水表面依托微米/纳米量级的微观结构，而这种结构极易磨损，从而导致超疏水表面有着
‘
不结实
’
的弱点，因此尽管超疏水表面的制备方法多种多样，并且有着巨大的应用前景，但是超疏水产品的规模商业化还远未到来，而目前实验室报道的超疏水膜大部分满足不了实际应用要求。
[0010]两相的界面张力使润湿过程变得复杂，因此润湿性的提高对于固体和液体表面的完全接触尤其重要，例如在纺织工业中表面活性剂通过降低水的表面张力，改善水对洗涤物表面的润湿性，提高纤维的润湿性能显著提高染色的效率；在清洁应用中，表面活性剂的润湿能力能增强污垢的分散和悬浮能力，是去污的一个重要因素；在农业领域，将槐糖脂加到农药和叶面肥的喷雾液中，可改善喷雾液在植物叶面的润湿铺展能力，在不造成污染及对植物伤害的条件下，促进植物对农药有效成分和叶面肥的有效吸收。
[0011]槐糖脂作为生物表面活性剂，具有传统表面活性剂所具有的增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等通用性能，而且还具有无毒、可生物降解、耐温、耐高盐、适应pH范围广及对环境友好等特性。然而工业糖脂产物的稳定性不足，不同原料不同批次的产品在不同条件下效果差异较大，Jadhav V等[7]探究了不同底物生产的槐糖脂与传统表面活性剂吐温
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20的润湿力差异，表明了槐糖脂在润湿能力上相较吐温20仍存在差距，单一槐糖脂的润湿能力仍有待提高。在应用的过程中，单一槐糖脂还存在适应性不足的缺点。
[0012]槐糖脂作为糖脂类生物表面活性剂，自身粘度大，且生产成本较高，达到理想的润湿效果所需要的高浓度可能会附着并堵塞管路，在提升成本的同时带来安全隐患，为此CN114130560A公布了一种槐糖脂、NaCl、乙二胺四乙酸、胺鲜酯、魔芋葡甘聚糖和水的比例为4:1:2:2:2:6的配方尝试解决槐糖脂的粘稠性问题，上述问题限制了其在相关领域的应用，目前急需找到一种更够在低浓度槐糖脂低成本条件下达到高润湿力效果的手段。
[0013]近年来，表面具有特殊浸润性能的材料由于其独特的理化性能引起了人们的广泛关注。然而超疏水表面现有制备方法一般都工艺复杂和费用高昂，同时其超疏水性与其他材料性能很难相容限制了其实际应用。对此特别需要深入理论研究优化设计表面微纳结构同时充分利用外界作用调控其润湿行为实现其在某些高科技领域的率先应用。其中的关键之处在于超疏水表面实际应用的表面结构脆弱的机械稳定性，因而提高涂膜表面结构强度就成为研究的重中之重。
[0014]表面活性剂的相行为多是疏水效应驱动的平衡过程，涉及表面活性剂脂肪链之间
的非特异性相互作用。这种相互作用被对自由能的一些排斥性条件所抵消，包括但不限于空间、静电和界面组成。前两个条件影响亲水头基，而不同的界面组成会促使表面活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高润湿性的复合材料，包括以下组分：组分A和组分B；其中，组分A为表面活性剂，优选为生物表面活性剂，具体地选自槐糖脂、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钠、NP
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7、NP
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9、NP
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10、NSS或Triton X100；组分B选自柠檬烯、甜橙精油、陈皮精油、松树精油或柠檬烯。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的组分A为槐糖脂；组分B柠檬烯。3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述的组分A为内脂型槐糖脂。4.如权利要求1至3任一项所述的复合材料，其特征在于，组分A的用量为0.02~1.5g/L，优选浓度是0.5~1.5g/L；组分B的用量为0.02~1.5g/L。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佳欣，林晓晶，李华珍，章家泉，
申请(专利权)人：百葵锐深圳生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：