【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有自清洁功能的超双疏碳化硅膜的制备方法，属于超双疏材料。
技术介绍
1、碳化硅膜因具有优良的化学惰性、耐酸碱性，以及具有较大的膜通量，被广泛应用于水处理与资源回收领域。然而，碳化硅膜在实际应用中，其表面容易被污染，从而降低碳化硅膜的使用效率，限制其应用。因此有必要对碳化硅膜进行适当的表面处理，使其表面具有自清洁性能，从而有效避免污染物的污染和腐蚀破坏。具有自清洁性能的表面通常为超双疏、低粘附表面，这类表面的水接触角大于150°、滚动角小于10°。
2、目前主要是先制备超双疏涂料或悬浮液，然后通过喷涂、浸涂、刷涂等方式将双疏涂料或悬浮液涂覆于膜材料表面，在膜材料表面形成超双疏表面，从而制得超双疏膜材料。
3、中国专利“cn202110655287.1一种具有超双疏功能防水防油透气膜的制备方法”中是先分别制备有机硅烷类防水防油整理剂和超双疏整理剂，然后将有机硅烷类防水防油整理剂通过浸涂、刷涂或喷涂的方式涂覆到有机微孔膜上，经固化后进一步将超双疏整理剂涂覆到有机微孔膜上，固化处理后获得具有超双疏功能防水防油透气膜。但是，该专利在超双疏整理剂的制备过程中，需要加入引发剂，且需要在紫外光照射的条件下进行反应，制备方法复杂、反应条件苛刻，不易规模化生产，且该专利中未涉及透气膜的化学稳定性。
4、中国专利“cn202210228845.0一种氟化环氧树脂黏土矿物超双疏防水透气膜的制备方法”中是先制备超双疏悬浮液，然后喷涂方式将其涂覆于防水透气膜表面，在90～120℃热固化30～60min
5、中国专利“cn202210982940.x一种具有微纳复合结构的超双疏涂料及其制备方法”中利用真空挥发的正硅酸四乙酯和氨气的水解反应，在微米或纳米级二氧化硅表面原位生长微纳尺度的二级表面粗糙结构，由此制备超双疏涂料，将制得的超双疏涂料直接喷涂于待加工件表面，可形成超双疏涂层。该专利超双疏涂料的制备相较于专利cn202210228845.0和cn202110655287.1而言，虽然不需要引发剂和紫外光照射，但是需要采用专门的气相沉积装置来完成，该气相沉积装置包括气相沉积室容器和位于其两侧的储存室容器，存在操作工序复杂，成本较高的缺点，不易规模化生产。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种制备方法简单、反应条件温和、化学稳定性好、具有自清洁功能的超双疏碳化硅膜的制备方法。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种具有自清洁功能的超双疏碳化硅膜的制备方法，包括如下步骤：
4、a)对碳化硅膜进行氧化处理，得到氧化处理后的碳化硅膜；
5、b)先将不同粒径的纳米颗粒和微米颗粒混合，得到微纳米共混颗粒，然后将微纳米共混颗粒和硅烷偶联剂加入乙醇中，搅拌使之混合均匀，得到悬浮液；
6、c)将含氟低表面能物质加入乙醇中，搅拌使之混合均匀，得到浸渍液；
7、d)将悬浮液通过喷涂于氧化处理后的碳化硅膜表面，并在55～65℃下热固化15～45分钟，得到改性碳化硅膜；
8、e)将改性碳化硅膜浸渍于浸渍液中进行接枝改性，取出，在55～65℃下热固化15～45分钟，得到超双疏碳化硅膜。
9、一种实施方案，步骤a)中，对碳化硅膜进行氧化处理，具体操作如下：
10、将碳化硅膜在800～900℃下高温氧化2～4小时，氧化结束后，冷至室温，依次放入水中和乙醇中分别超声清洗3～10分钟，取出，在55～65℃下干燥，得到氧化处理后的碳化硅膜。
11、一种实施方案，步骤b)中，所述微米颗粒和纳米颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛中的任意一种。
12、一种实施方案，步骤b)中，纳米颗粒和微米颗粒按照质量比1：(0.5～3)混合。
13、一种实施方案，步骤b)中，纳米颗粒的粒径范围为70～500nm，微米颗粒的粒径范围为1～2μm。
14、一种实施方案，步骤b)中，所述硅烷偶联剂为(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、二乙氧基二甲氧基硅烷中的至少一种。
15、一种实施方案，步骤b)中，微纳米共混颗粒：硅烷偶联剂的质量比为1:(1～5)；微纳米共混颗粒：乙醇的质量比为1:(10～30)。
16、一种实施方案，步骤c)中，所述含氟低表面能物质为氟硅烷偶联剂，所述氟硅烷偶联剂为1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟十二烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
17、一种实施方案，步骤c)中，含氟低表面能物质：乙醇的质量比为1:(50～100)。
18、一种实施方案，步骤d)中，利用喷枪将悬浮液喷涂于氧化处理后的碳化硅膜表面，喷涂的压力为0.2～0.7mpa，喷涂距离为10～15cm。
19、一种实施方案，步骤e)中，将改性碳化硅膜浸渍于浸渍液中进行接枝改性1～3小时。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下显著性有益效果：
21、1、本专利技术采用喷涂结合浸渍方法对碳化硅膜进行表面改性处理：首先将不同粒径的纳米颗粒和微米颗粒混合，得到微纳米共混颗粒，然后将含有微纳米共混颗粒的悬浮液喷涂在碳化硅膜表面，形成精细且丰富的微纳米粗糙结构，以获得较低的滚动角；然后将喷涂处理后的碳化硅膜浸渍于浸渍液，利用浸渍液中的含氟低表面能物质对碳化硅膜进行接枝改性，以降低碳化硅膜表面能；从而在碳化硅膜表面形成微米级致密、纳米级精细的超双疏涂层，使得碳化硅膜表面具备优异的超双疏和低粘附性能，使得碳化硅膜具有自清洁功能，具有强的抗污染特性；
22、2、本专利技术喷涂过程中，是将微纳米共混颗粒和硅烷偶联剂分散于乙醇中，得到悬浮液，然后将悬浮液喷涂于碳化硅膜表面，硅烷偶联剂兼具偶联剂和粘合剂的功能，无需额外加入其它粘合剂，即可提高涂层在碳化硅膜表面的牢固性，进而提高了超双疏碳化硅膜在实际应用中的耐久性，使得超双疏碳化硅膜耐酸碱性能好，化学稳定性好；
23、3、本专利技术以氧化处理后的碳化硅膜为基底，可有效提高最终制备的碳化硅膜的超双疏性能；
24、4、本专利技术仅需将相应的料液进行简单的搅拌混合即可制得悬浮液和浸渍液，制备过程中无需加入引发剂、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自清洁功能的超双疏碳化硅膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤a)中，对碳化硅膜进行氧化处理，具体操作如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述微米颗粒和纳米颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，纳米颗粒和微米颗粒按照质量比1：(0.5～3)混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述硅烷偶联剂为(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、二乙氧基二甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，微纳米共混颗粒：硅烷偶联剂的质量比为1:(1～5)；微纳米共混颗粒：乙醇的质量比为1:(10～30)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中，所述含氟低表面能物质为氟硅烷偶联剂，所述氟硅烷偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中，含氟低表面能物质：乙醇的质量比为1:(50～100)。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤d)中，利用喷枪将悬浮液喷涂于氧化处理后的碳化硅膜表面，喷涂的压力为0.2～0.7MPa，喷涂距离为10～15cm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤e)中，将改性碳化硅膜浸渍于浸渍液中进行接枝改性1～3小时。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自清洁功能的超双疏碳化硅膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤a)中，对碳化硅膜进行氧化处理，具体操作如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述微米颗粒和纳米颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，纳米颗粒和微米颗粒按照质量比1：(0.5～3)混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述硅烷偶联剂为(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、二乙氧基二甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，微纳米共混颗粒：硅烷偶联剂的质量比为1:(1～5)；微纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，饶品华，蔡鑫宇，尹航，陈寅杰，李旋坤，王润锴，张文启，李光辉，严丽丽，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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