CN104761743A - 一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明叙述了一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，第一步，将100重量份α,ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，5~8重量份固化剂，0.2~0.3重量份催化剂二月桂酸二正丁基锡和10~200份重量的溶剂正己烷配置成粘稠溶液，在基材上浇铸成500~2000μm厚度的膜；第二步，将10~50份的粉末添加剂（紫铜粉、镍粉、锌粉、炭黑、石墨粉、二氧化硅粉末、二氧化钛、普通硅酸盐水泥粉、石膏粉、钛酸钡粉、聚偏氟乙烯粉、聚苯硫醚粉）通过200目尼龙丝网后均匀散落在新制的室温硫化硅橡胶粘稠溶液表面；第三步，室温固化24小时后将表面残余粉末用大量自来水冲洗去除即得到橡胶超疏水表面。本发明所述的在硅橡胶基材上制备超疏水表面的方法简单、通用，适用于多种原材料，可用于在金属、水泥、石膏、木材等多种材料表面制作超疏水防水涂层。<b/>
Description
技术领域
本发明涉及一种超疏水表面的制备方法，尤其涉及一种在硅橡胶材料上制备超疏水表面的简易通用方法。
背景技术
硅橡胶材料具有良好的疏水性能，其表面接触角低于110°。在电力行业中使用的玻璃或陶瓷绝缘子表面容易积累污秽而发生污闪事故，而硅橡胶绝缘子因其良好的疏水性和疏水迁移性而具有优异的耐污闪性能。目前普通的硅橡胶绝缘子接触角不高于110°且滚动角较大，达不到超疏水效果。所谓超疏水表面指的是对水滴的静态接触角高于150°同时滚动角小于10°的固体表面。在自然界，荷叶表面是最典型的天然超疏水表面。所谓的“荷叶效应”指的是水滴在荷叶表面呈现球形且不稳定，容易受到外部轻微的作用而滚离表面。水滴在滚动的过程中将表面灰尘带走，因此赋予荷叶表面自清洁能力，荷叶表面“出淤泥而不染”的原因即在于此。但是目前广泛使用的普通硅橡胶绝缘子表面没有自清洁效应，不能利用雨水的滚动作用将表面污秽完全清除。如果能够采用低成本、简易和通用的方法将普通的硅橡胶制成超疏水硅橡胶，那么就能将赋予硅橡胶绝缘子优异的自清洁性能，大大提高硅橡胶绝缘子防污闪的能力。
目前，有关超疏水硅橡胶表面的制备方法已有一些文献报道，但这些方法有的使用了昂贵的氟化试剂，有的制备方法复杂且过程繁琐，而有的则需要依赖昂贵的加工设备而无法获得工业上的大规模应用。例如Ding等制备的二氧化钛/硅橡胶复合材料中使用了氟化硅橡胶为原料，其原材料成本比普通硅橡胶高出很多（J. Mater. Chem., 2011, 21, 6161）。Givenchy等使用酸刻蚀和表面氟化的方法制备了硅橡胶超疏水表面，但该过程所使用的酸性刻蚀试剂会造成环境污染，且制备过程繁琐，另外还使用了昂贵的氟化试剂，这些不利于这类方法的工业化（Langmuir, 2009, 25, 6448）。因此，开发硅橡胶超疏水表面低成本、过程简单、通用性强的制备方法是实现超疏水硅橡胶工业应用的首要条件。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种在硅橡胶上制备超疏水表面的简易通用方法。
本发明是这样来实现的：一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，其特征在于方法步骤为：第一步，将100重量份α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，5~8重量份固化剂，0.2~0.3重量份催化剂二月桂酸二正丁基锡和10~80份重量的溶剂正己烷配置成粘稠溶液，在基材上浇铸成500~2000μm厚度的膜；第二步，将10~50份的粉末添加剂（紫铜粉、镍粉、锌粉、炭黑、石墨粉、二氧化硅粉末、二氧化钛、普通硅酸盐水泥粉、石膏粉、钛酸钡粉、聚偏氟乙烯粉、聚苯硫醚粉）通过200目尼龙丝网后均匀散落在新制的室温硫化硅橡胶粘稠溶液表面；第三步，室温固化24小时后将表面残余粉末用大量自来水冲洗去除即得到橡胶超疏水表面。
本发明所述α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000~10000 cp。
本发明所述使用的粉末添加剂粒径小于200目，能够通过200目尼龙丝网。
本发明所述表面残余粉末使用试管刷在自来水中反复冲刷至恒重即得到硅橡胶超疏水表面。
附图说明
图1为本发明中使用的二氧化硅粉末的扫描电子显微镜照片。
图2为本发明中制备的二氧化硅/硅橡胶复合材料超疏水表面的扫描电子显微照片。
图3为本发明中制备的二氧化硅/硅橡胶复合材料表面采用光学接触角测试仪测试的静态接触角。
图4为本发明中制备的二氧化硅/硅橡胶复合材料表面采用光学接触角测试仪测试的滚动角。
具体实施方式
下面实施例以及附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
将20 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于100 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在不锈钢基片表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将10 g平均粒径为1-2 微米的二氧化硅粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到二氧化硅改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为163.6°，滚动角为4.3°。
实施例2
将20 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于100 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在玻璃片表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将20 g平均粒径为0.5-2 微米的紫铜粉粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到铜粉改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为165.4°，滚动角为4.7°。
实施例3
将20 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于100 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在木板表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将10 g平均粒径为50 纳米的炭黑粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到炭黑改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为168.6°，滚动角为3.3°。
实施例4
将20 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于100 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在石膏板表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将15 g平均粒径为1 微米的普通硅酸盐水泥粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到普通硅酸盐水泥粉改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为159.5°，滚动角为6.3°。
实施例5
将20 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于100 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在玻璃片表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将15 g平均粒径为15 微米的聚偏氟乙烯粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到聚偏氟乙烯粉改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为159.5°，滚动角为6.3°。
实施例6
将10 g粘度为5000 cp的α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，0.5 g固化剂四乙氧基硅烷和0.05 g催化剂二月桂酸二正丁基锡在室温下溶解于200 mL正己烷中，得到硅橡胶溶液。然后将溶液倾倒在不锈钢基片表面，使用玻璃棒展开成5 cm×5 cm的形状，自然流平后将15 g平均粒径为1 微米的钛酸钡粉末通过200目尼龙丝网后均匀散布在硅橡胶溶液表面，随后在室温下固化24 h后。最后用试管刷和自来水反复刷洗样品表面，即得到钛酸钡粉改性的硅橡胶超疏水表面。使用光学接触角测试仪检测（德国，KRUSS, DSA100），5 μL去离子水在此表面的静态接触角为161.3°，滚动角为5.7°。
Claims (5)
1.一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，其特征在于方法步骤为：第一步，将100重量份α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷，5~8重量份固化剂，0.2~0.3重量份催化剂二月桂酸二正丁基锡和10~80份重量的溶剂正己烷配置成粘稠溶液，在基材上浇铸成500~2000μm厚度的膜；第二步，将10~50份的粉末添加剂通过200目尼龙丝网后均匀散落在新制的室温硫化硅橡胶粘稠溶液表面；第三步，室温固化24小时后将表面残余粉末用大量自来水冲洗去除即得到橡胶超疏水表面。
2.如权利要求1所述的一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，奇特在在于：所述粉末添加剂为紫铜粉、镍粉、锌粉、炭黑、石墨粉、二氧化硅粉末、二氧化钛、普通硅酸盐水泥粉、石膏粉、钛酸钡粉、聚偏氟乙烯粉、聚苯硫醚粉。
3.如权利要求1所述的一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，其特征在于：所述α, ω–二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000~10000 cp。
4.如权利要求1所述的一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，其特征在于：所使用的粉末添加剂粒径小于200目，能够通过200目尼龙丝网。
5.如权利要求1所述的一种硅橡胶超疏水表面的简易通用制备方法，其特征在于：表面残余粉末使用试管刷在自来水中反复冲刷至恒重即得到硅橡胶超疏水表面。
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