CN101168947A - 一种超疏水纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超疏水纸及其制备方法。以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面，该纸表面与水的接触角在150°－160°之间，水滴在纸张表面的滚动角小于10°。制备步骤包括：(1)称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中，形成浓度为1－20g·L^－1的石蜡溶液；(2)将温度范围为30－80℃的热水加入到石蜡溶液中，并快速搅拌1－10分钟，热水的加入量为溶液体积的3％－5％；(3)将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5－10分钟，然后将纸取出，在室温大气环境中自然干燥8～48小时，即得超疏水纸。该纸在自清洁、防水防潮、包装等领域具有十分广泛的应用前景。本发明提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。

Description

一种超疏水纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超疏水纸，本发明还涉及在室温大气环境中制备超疏水纸的方法。

背景技术

纸由于具有原料来源广泛、价格便宜、易于回收、不污染环境等优点而被广泛应用在工业、农业、文化、包装等各个领域，然而未经表面处理的普通纸大多是亲水性的，当与水接触时，水会迅速渗透到纸的里面，造成纸的强度降低而导致性能下降甚至失去使用价值。因此，为了扩大纸的使用用途、提高纸的使用性能，常常要对纸表面进行疏水化处理，常用的方法是在纸表面涂布一层石蜡或沥青等防水物质，然而这些纸表面与水的接触角通常小于120°，且没有自清洁性。

近年来，受荷叶效应的启发，具有超疏水表面的固体材料(材料表面与水的接触角大于150°，并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广泛的兴趣。水滴在超疏水材料表面通常会形成亮晶晶的球形水珠，水珠不能稳定地粘附在材料的表面，只要倾斜一个很小的角度，水珠便会从表面上滚落，同时把灰尘等污染物带走，从而保持材料表面的干净。由于水珠与超疏水材料表面的接触角非常小且极易从表面滚落，因此超疏水表面在自清洁、液体无损失输送、防电流传导、防腐蚀、防水、防潮以及防雾等方面具有广泛的应用前景。因此，制备超疏水纸将会进一步提高纸的使用性能、扩大纸的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不渗水、超疏水性质稳定且具有自清洁性的超疏水纸。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低的超疏水纸的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的超疏水纸，以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面，该纸表面与水的接触角在150°-160°之间，水滴在纸张表面的滚动角小于10°。

本发明的超疏水纸的超疏水性质稳定，在温度范围为0-40℃、相对湿度为20％-70％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。

本发明提供的超疏水纸的制备方法包括如下步骤：

(1)、称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中，形成浓度为1-20g·L^-1的石蜡溶液；

(2)、将温度范围为30-80℃的热水加入到石蜡溶液中，并快速搅拌1-10分钟，热水的加入量为溶液体积的3％-5％；

(3)、将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5-10分钟，然后将纸取出，在室温大气环境中自然干燥8～48小时，即得超疏水纸。

本发明所用的乙醇是无水乙醇。

本发明的超疏水纸的制备操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。

本发明的超疏水纸无味无毒，对环境友好，在包装、防水防潮、工业、农业等领域有广泛的应用前景。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。

实施例1：

首先，首先准确称取0.5克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中，将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为70℃的去离子水以1mL·s^-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟，然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞5分钟后取出，在室温大气环境中(相对湿度为30％-50％)自然干燥48小时，便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为153±2.2°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察，发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。

实施例2：

按照实施例1的方法，将去离子水改为3mL，获得的纸表面与水的接触角为155±2°。

实施例3：

按照实施例1的方法，将去离子水温度改为50℃，所获得的纸表面与水的接触角为152±1.8°。

实施例4：

首先，首先准确称取0.05克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中，将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为30℃的去离子水以2mL·s^-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟，然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞5分钟后取出，在室温大气环境中(相对湿度为30％-50％)自然干燥10小时，便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为154±2.4°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察，发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。

实施例5：

首先，首先准确称取1克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中，将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为80℃的去离子水以0.5mL·s^-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟，然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞10分钟后取出，在室温大气环境中(相对湿度为30％-50％)自然干燥8小时，便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为153±1.9°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察，发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。

Claims (2)

1.一种超疏水纸，其特征是：以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面，该纸表面与水的接触角在150°-160°之间，水滴在纸张表面的滚动角小于10°。

2.制备一种如权利要求1所述的超疏水纸的方法，其特征为制备步骤包括：

(1)、称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中，形成浓度为1-20g·L^-1的石蜡溶液；

(2)、将温度范围为30-80℃的热水加入到石蜡溶液中，并快速搅拌1-10分钟，热水的加入量为溶液体积的3％-5％；

(3)、将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5-10分钟，然后将纸取出，在室温大气环境中自然干燥8～48小时，即得超疏水纸。