CN107384103A - 一种超疏水涂层的制备方法 - Google Patents

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马雅玲
侯成敏
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Abstract

本发明公开了一种超疏水涂层的制备方法：将甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸缩水甘油、偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠混合，添加四氢呋喃，在加热状态下反应形成反应物，静置后得到超疏水涂料；将纳米二氧化硅、乙醇与水混合后超声分散形成浑浊液；将浑浊液的PH值调节至碱性，向浑浊液中添加偶联剂并在加热搅拌下冷凝回流，得到改性二氧化硅，用乙醇溶液抽滤后得到纯化的氨基改性二氧化硅，再经烘干、研磨，得到氨基改性纳米二氧化硅；将超疏水涂料用四氢呋喃溶解，再依次添加三乙胺、氨基改性纳米二氧化硅形成改性液；将基底浸泡于改性液中，取出后烘干。利用本发明的制备方法制备出的超疏水涂层具有稳定、持久的超疏水性能，且可重复使用。

Description

一种超疏水涂层的制备方法
技术领域
本发明疏水属于疏水涂层制备方法技术领域，具体涉及一种超疏水涂层的制备方法。
背景技术
液体在物体表面的润湿性是通过表面静态接触角的大小进行衡量的，当物体表面静态接触角高于150°，称此种物体表面为超疏水表面。近年来，超疏水表面因其自清洁和拒水等性能引起各行各业的极大关注。与荷叶类似，水滴在超疏水表面不仅容易滚落，并在滚落的过程中能将表面的灰尘颗粒带走，从而起到自清洁的效果。超疏水自洁涂料具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化及防腐蚀等诸多优点，可广泛应用于农业、军工、建筑、交通、纺织、医疗、防腐及日常生活等领域。
物体的表面润湿性主要是由微观结构和化学成分共同决定的。人工制备超疏水表面的两种途径分别是：(1)通过物理打磨或者化学实验的方法在固体表面构造出粗糙结果；(2)在固体表面上嫁接上低化学能的分子。目前，制备超疏水表面的方法主要有：电化学腐蚀法、溶胶凝胶法、相分离法、静电分离法等，但大多数方法制备出的超疏水表面不够稳定，易老化且耐酸、耐碱、耐盐、耐洗涤性能不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水涂层的制备方法，制备出的超疏水涂层具有稳定、持久的超疏水性能，且可重复使用。
本发明所采用的技术方案是，一种超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取甲基丙烯酸缩水甘油，将甲基丙烯酸缩水甘油采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；
步骤2、分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯、经步骤1处理后的甲基丙烯酸缩水甘油以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；
步骤3、将步骤2中称取的所有物料一起添加到容器中，再向容器中添加四氢呋喃，将该容器密封并通入氮气，排出容器内的氧气；
步骤4、待步骤3完成后，将整个容器放置于油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌，使容器内的甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸缩水甘油、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将容器内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
步骤5、待步骤4完成后，将纳米二氧化硅、乙醇与水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系进行超声分散处理，形成浑浊液；
步骤6、先将经步骤5得到的浑浊液的PH值调节至碱性，再向该浑浊液中添加偶联剂并在加热搅拌下进行冷凝回流，得到改性二氧化硅；接着用乙醇溶液对改性二氧化硅进行抽滤，得到纯化的氨基改性二氧化硅；最后对纯化的氨基改性二氧化硅依次进行烘干、研磨，得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
步骤7、待步骤6完成后，将基底先用洗涤剂清洗，再于无水乙醇中浸泡，然后用清水冲洗，最后烘干，得到洁净的基底；
步骤8、将经步骤4得到的超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.5mL～1mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入经步骤6得到的粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为4mg/mL～18mg/mL，形成改性液；将经步骤7处理后的基底浸泡于改性液中，取出后烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
本发明的特点还在于：
在步骤2中：甲基丙烯酸十二氟庚酯、经步骤1处理后的甲基丙烯酸缩水甘油以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠之间的摩尔比为3～9：1：0.04～0.2：0.04～0.2。
在步骤4中：油浴恒温锅中的温度为65℃～75℃，磁力搅拌时间为35min～45min。
在步骤5中：纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％。
在步骤5中：超声分散时间为25min～35min。
步骤6具体按照以下步骤实施：
步骤6.1、向经步骤5得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境；
步骤6.2、将经步骤6.1得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.008mol～0.01mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌、冷凝回流4h～6h；
步骤6.3、利用真空抽滤泵对经步骤6.2得到的物质进行抽滤，得到改性二氧化硅；
步骤6.4、利用乙醇溶液对经步骤6.3得到的改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；
步骤6.5、将经步骤6.4得到的纯化的氨基改性二氧化硅置于115℃～125℃的恒温干燥箱中，干燥处理2.5h～3.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅。
在步骤6.4中：乙醇溶液的质量百分比浓度为95％。
在步骤7中：用洗涤剂清洗的次数为3次～5次，用乙醇清浸泡的时间为4h～6h，用清水的冲洗的次数为3次～5次。
在步骤7中：烘干温度为70℃～90℃。
在步骤8中：浸泡时间为1h～24h，烘干温度为110℃～130℃。
本发明的有益效果在于：
本发明的制备方法具有以下优点：(1)采用一步法制备出了高含氟和含环氧基团的聚合物，同时制备出氨基改性纳米二氧化硅，将两者用四氢呋喃溶解即完成该制备方法，该制备方法简单高效，可重复性高；(2)本发明的制备方法具有普适性，可用于多种纤维或材料的处理，使其都具有超疏水特性。
利用本发明的制备方法制备出的超疏水涂层具有以下优点：(1)所制备的超疏水涂层的疏水性能稳定，恒久有效，且具有良好的耐酸、耐碱、耐盐及耐超声洗涤性能；(2)所制备的超疏水涂层具有较好的重复利用能力和较长的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂。
步骤2、按照摩尔比为3～9：1：0.04～0.2：0.04～0.2分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、经步骤1处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；
其中，甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)和甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)为原料，偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠为引发剂。
步骤3、将步骤2中称取的所有物料一起添加到容器中，再向容器中添加四氢呋喃，将该容器密封并通入氮气45min～55min，目的在于：排出容器内的氧气；
其中，四氢呋喃为溶剂，氮气为保护气，容器可以采用圆底烧瓶。
步骤4、待步骤3完成后，将整个容器放置于油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌，使容器内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将容器内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，(一般是1h～3h)得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA；
其中，油浴恒温锅中的温度为65℃～75℃，磁力搅拌时间为35min～45min；
其反应式如下：
步骤5、待步骤4完成后，将纳米二氧化硅、乙醇与水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系进行超声分散处理，形成浑浊液；
其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
纳米二氧化硅的粒径为15±5nm；
超声分散时间为25min～35min。
步骤6、先将经步骤5得到的浑浊液的PH值调节至碱性，再向该浑浊液中添加偶联剂并在加热搅拌下进行冷凝回流，得到改性二氧化硅；接着用乙醇溶液对改性二氧化硅进行抽滤，得到纯化的氨基改性二氧化硅；最后对纯化的氨基改性二氧化硅依次进行烘干、研磨，得到粉状氨基改性纳米二氧化硅，具体按照以下步骤实施：
步骤6.1、向经步骤5得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境；
步骤6.2、将经步骤6.1得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.008mol～0.01mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌、冷凝回流4h～6h；
步骤6.3、利用真空抽滤泵对经步骤6.2得到的物质进行抽滤，得到改性二氧化硅；
步骤6.4、利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对经步骤6.3得到的改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；
步骤6.5、将经步骤6.4得到的纯化的氨基改性二氧化硅置于115℃～125℃的恒温干燥箱中，干燥处理2.5h～3.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性二氧化硅。
步骤7、待步骤6完成后，将基底先用洗涤剂清洗，再于无水乙醇中浸泡，然后用清水冲洗，最后烘干，得到洁净的基底；
其中，用洗涤剂清洗的次数为3次～5次，用乙醇清浸泡的时间为4h～6h，用清水的冲洗的次数为3次～5次，烘干温度为70℃～90℃；
基底选为布料、滤纸或滤布等。
步骤8、将经步骤4得到的超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.5mL～1mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入经步骤6得到的粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为4mg/mL～18mg/mL，形成改性液；将经步骤7处理后的基底浸泡于改性液中，取出后烘干，即在基底表面形成超疏水涂层；
其中，浸泡时间为1h～24h；烘干温度为110℃～130℃。
实施例1
取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；按照摩尔比为9：1：0.06：0.1分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；将称取的所有物料一起添加到圆底烧瓶中，再向圆底烧瓶中添加四氢呋喃，将该圆底烧瓶密封并通入氮气45min，排出圆底烧瓶内的氧气；将整个圆底烧瓶放置于温度为65℃的油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌35min，使圆底烧瓶内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将圆底烧瓶内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
将纳米二氧化硅、乙醇和水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系超声分散25min，形成浑浊液；其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，纳米二氧化硅的粒径为15±5nm，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
向得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境，将得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.008mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌回流4h；将得到的物质利用真空抽滤泵抽滤，得到改性二氧化硅；利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；将纯化的氨基改性二氧化硅置于115℃的恒温干燥箱中，干燥处理2.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
将基底先用洗涤剂清洗3次，再于无水乙醇中浸泡4h，然后用清水冲洗3次，最后于70℃烘干，得到洁净的基底；
将超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加1mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为18mg/mL，形成改性液；将洁净的基底浸泡于改性液中24h，取出后于130℃烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
实施例2
取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；按照摩尔比为8：1：0.05：0.15分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；将称取的所有物料一起添加到圆底烧瓶中，再向圆底烧瓶中添加四氢呋喃，将该圆底烧瓶密封并通入氮气50min，排出圆底烧瓶内的氧气；将整个圆底烧瓶放置于温度为70℃的油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌40min，使圆底烧瓶内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将圆底烧瓶内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
将纳米二氧化硅、乙醇和水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系超声分散30min，形成浑浊液；其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，纳米二氧化硅的粒径为15±5nm，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
向得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境，将得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.0085mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌回流5h；将得到的物质利用真空抽滤泵抽滤，得到改性二氧化硅；利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；将纯化的氨基改性二氧化硅置于120℃的恒温干燥箱中，干燥处理3h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
将基底先用洗涤剂清洗4次，再于无水乙醇中浸泡5h，然后用清水冲洗4次，最后于80℃烘干，得到洁净的基底；
将超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.85mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为8mg/mL，形成改性液；将洁净的基底浸泡于改性液中20h，取出后于125℃烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
实施例3
取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；按照摩尔比为6：1：0.07：0.09分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；将称取的所有物料一起添加到圆底烧瓶中，再向圆底烧瓶中添加四氢呋喃，将该圆底烧瓶密封并通入氮气48min，排出圆底烧瓶内的氧气；将整个圆底烧瓶放置于温度为68℃的油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌38min，使圆底烧瓶内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将圆底烧瓶内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
将纳米二氧化硅、乙醇和水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系超声分散28min，形成浑浊液；其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，纳米二氧化硅的粒径为15±5nm，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
向得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境，将得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.0095mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌回流4.5h；将得到的物质利用真空抽滤泵抽滤得到改性二氧化硅；利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；将纯化的氨基改性二氧化硅置于118℃的恒温干燥箱中，干燥处理2.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
将基底先用洗涤剂清洗3次，再于无水乙醇中浸泡4h，然后用清水冲洗3次，最后于75℃烘干，得到洁净的基底；
将超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.75mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为11mg/mL，形成改性液；将洁净的基底浸泡于改性液中15h，取出后于120℃烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
实施例4
取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；按照摩尔比为5：1：0.04：0.2分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；将称取的所有物料一起添加到圆底烧瓶中，再向圆底烧瓶中添加四氢呋喃，将该圆底烧瓶密封并通入氮气53min，排出圆底烧瓶内的氧气；将整个圆底烧瓶放置于温度为72℃的油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌42min，使圆底烧瓶内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将圆底烧瓶内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
将纳米二氧化硅、乙醇和水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系超声分散32min，形成浑浊液；其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，纳米二氧化硅的粒径为15±5nm，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
向得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境，将得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.009mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌回流5.5h；将得到的物质利用真空抽滤泵抽滤，得到改性二氧化硅；利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；将纯化的氨基改性二氧化硅置于123℃的恒温干燥箱中，干燥处理3h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
将基底先用洗涤剂清洗5次，再于无水乙醇中浸泡5.5h，然后用清水冲洗5次，最后于85℃烘干，得到洁净的基底；
将超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.6mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为14mg/mL，形成改性液；将洁净的基底浸泡于改性液中10h，取出后于120℃烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
实施例5
取甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)，将甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；按照摩尔比为3：1：0.2：0.2分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、处理后的甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；将称取的所有物料一起添加到圆底烧瓶中，再向圆底烧瓶中添加四氢呋喃，将该圆底烧瓶密封并通入氮气55min，排出圆底烧瓶内的氧气；将整个圆底烧瓶放置于温度为75℃的油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌45min，使圆底烧瓶内的甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将圆底烧瓶内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
将纳米二氧化硅、乙醇和水混合，形成硅乙醇体系，硅对乙醇体系超声分散35min，形成浑浊液；其中，纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，纳米二氧化硅的粒径为15±5nm，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％；
向得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境，将得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.01mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌回流6h；将得到的物质利用真空抽滤泵抽滤得到改性二氧化硅；利用质量百分比浓度为95％的乙醇溶液对改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；将纯化的氨基改性二氧化硅置于125℃的恒温干燥箱中，干燥处理3.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
将基底先用洗涤剂清洗5次，再于无水乙醇中浸泡6h，然后用清水冲洗5次，最后于90℃烘干，得到洁净的基底；
将超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.5mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为4mg/mL，形成改性液；将洁净的基底浸泡于改性液中1h，取出后于110℃烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
本发明一种超疏水涂层的制备方法，制备工艺简单可控，制备出的超疏水涂层具有稳定、持久的超疏水性能，且可重复使用，克服了现有技术中的弊端。

Claims (10)

1.一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取甲基丙烯酸缩水甘油，将甲基丙烯酸缩水甘油采用氧化铝层析柱过滤，除去阻聚剂；
步骤2、分别称取甲基丙烯酸十二氟庚酯、经步骤1处理后的甲基丙烯酸缩水甘油以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠；
步骤3、将步骤2中称取的所有物料一起添加到容器中，再向容器中添加四氢呋喃，将该容器密封并通入氮气，排出容器内的氧气；
步骤4、待步骤3完成后，将整个容器放置于油浴恒温锅中加热，并在氮气的保护下开启磁力搅拌，使容器内的甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸缩水甘油、偶氮二异丁腈及亚硫酸氢钠充分反应，待反应结束后将容器内形成的反应物倒出，于常温下静置，待四氢呋喃挥发完为止，得到超疏水涂料PGMA-r-PDFMA，其反应式如下：
步骤5、待步骤4完成后，将纳米二氧化硅、乙醇与水混合，形成硅乙醇体系，对硅乙醇体系进行超声分散处理，形成浑浊液；
步骤6、先将经步骤5得到的浑浊液的PH值调节至碱性，再向该浑浊液中添加偶联剂并在加热搅拌下进行冷凝回流，得到改性二氧化硅；接着用乙醇溶液对改性二氧化硅进行抽滤，得到纯化的氨基改性二氧化硅；最后对纯化的氨基改性二氧化硅依次进行烘干、研磨，得到粉状氨基改性纳米二氧化硅；
步骤7、待步骤6完成后，将基底先用洗涤剂清洗，再于无水乙醇中浸泡，然后用清水冲洗，最后烘干，得到洁净的基底；
步骤8、将经步骤4得到的超疏水涂料PGMA-r-PDFMA先用四氢呋喃溶解，然后添加0.5mL～1mL三乙胺，配制成浓度为9mg/mL透明液体，再加入经步骤6得到的粉状氨基改性纳米二氧化硅，且粉状氨基改性纳米二氧化硅的浓度为4mg/mL～18mg/mL，形成改性液；将经步骤7处理后的基底浸泡于改性液中，取出后烘干，即在基底表面形成超疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中：甲基丙烯酸十二氟庚酯、经步骤1处理后的甲基丙烯酸缩水甘油以及偶氮二异丁腈和亚硫酸氢钠之间的摩尔比为3～9：1：0.04～0.2：0.04～0.2。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中：油浴恒温锅中的温度为65℃～75℃，磁力搅拌时间为35min～45min。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤5中：纳米二氧化硅的质量分数为2.4％，乙醇的质量分数为90.3％，水的质量分数为7.3％，以上组分含量总和为100％。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤5中：超声分散时间为25min～35min。
6.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤6具体按照以下步骤实施：
步骤6.1、向经步骤5得到浑浊液中滴加三乙胺，直至PH值为9时为止，达到碱性环境；
步骤6.2、将经步骤6.1得到的浑浊液倒入反应器内，将反应器置于79℃恒温水浴锅中，装上冷凝装置后滴加0.008mol～0.01mol的偶联剂KH-550，磁力搅拌、冷凝回流4h～6h；
步骤6.3、利用真空抽滤泵对经步骤6.2得到的物质进行抽滤，得到改性二氧化硅；
步骤6.4、利用乙醇溶液对经步骤6.3得到的改性二氧化硅进行洗涤、过滤，重复4次，得到纯化的氨基改性二氧化硅；
步骤6.5、将经步骤6.4得到的纯化的氨基改性二氧化硅置于115℃～125℃的恒温干燥箱中，干燥处理2.5h～3.5h，经研磨处理后得到粉状氨基改性纳米二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤6.4中：乙醇溶液的质量百分比浓度为95％。
8.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤7中：用洗涤剂清洗的次数为3次～5次，用乙醇清浸泡的时间为4h～6h，用清水的冲洗的次数为3次～5次。
9.根据权利要求1或8所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤7中：所述烘干温度为70℃～90℃。
10.根据权利要求1所述的一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤8中：浸泡时间为1h～24h，烘干温度为110℃～130℃。
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