CN111348655A - 一种超双疏纳米功能材料的制备方法 - Google Patents

一种超双疏纳米功能材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超双疏纳米功能材料的制备方法。该方法为：将正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、水混合后搅拌，然后加入氨水，制得亲水性二氧化硅溶液，过滤、洗涤、烘干，得到亲水二氧化硅纳米粉体。将该粉体加入5% NaOH溶液中进行搅拌、分散，加入二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水化处理，过滤、洗涤、烘干，得到疏水二氧化硅纳米粉体。将γ‑氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中快速搅拌，然后加入疏水二氧化硅粉体和羟甲基纤维素剧烈搅拌。将氟化物加入上述液体中，持续搅拌2天，采用分液法得到下层液体，制得疏水疏油液体。最后加入道康宁6040，增加疏水疏油液体在基材如玻璃，金属上的附着力和成膜性。

Description

一种超双疏纳米功能材料的制备方法
技术领域
本发明属于疏水疏油材料的制备领域，特别涉及一种纳米超疏水超疏油材料的制备方法。
背景技术
我国公路交通、风力发电和光伏发电快速发展，但是，在设施维护清洁方面将面临着诸多问题，如清洁难度极大、高空清洁安全隐患、清洁剂污染环境等，且难以保持长久清洁，每年要花大量的费用去清洁、维护。这样不仅会造成水资源的大量浪费，而且也会浪费大量的人力、财力。
超双疏材料的出现可解决上述问题。超双疏纳米材料是一种基于构建微/纳结构,具有疏水、疏油能力的新型材料，将超双疏材料应用在高速公路护栏的外表面、风电叶片的外表面，可直接起到自清洁的作用。同时也会清除汽车尾气对高速公路设施污染的油渍，这样既可以达到清洁的作用，也可以减少水资源、人力、财力的浪费，达到环保的效果。
目前，超双疏材料存在着一些缺点，如制备工艺复杂，不适合产业化；涂层机械性能较差易被破坏；疏水、疏油性能低；成本较高等。因此，我们开发出了一种基于有机氟化物修饰纳米二氧化硅来构建微/纳结构的超双疏纳米材料，对高速公路护栏的外表面、风电叶片的外表面的自清洁效果明显持久。
超双疏材料的出现可解决上述问题。超双疏纳米材料是一种基于构建微/纳结构,具有疏水、疏油能力的新型材料，将超双疏材料应用在高速公路护栏的外表面、风电叶片的外表面，可直接起到自清洁的作用。同时也会清除汽车尾气对高速公路设施污染的油渍，这样既可以达到清洁的作用，也可以减少水资源、人力、财力的浪费，达到环保的效果。
目前，超双疏材料存在着一些缺点，如制备工艺复杂，不适合产业化；涂层机械性能较差易被破坏；疏水、疏油性能低；成本较高等。因此，我们开发出了一种基于有机氟化物修饰纳米二氧化硅来构建微/纳结构的超双疏纳米材料，对高速公路护栏的外表面、风电叶片的外表面的自清洁效果明显持久。
发明内容
本发明提供一种环境友好型、高附着力、低成本的纳米超疏水、超疏油材料的制备方法，可用于任何基材表面（如：玻璃、金属、陶瓷等）。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
（1）纳米二氧化硅的制备：将正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、水混合后搅拌10-20分钟，然后加入氨水，，制得亲水性二氧化硅溶液，过滤、洗涤、烘干，得到亲水二氧化硅纳米粉体。正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、氨水、水的加入比例为：1：（10-50）：（5-20）：（1-5）。
（2）纳米二氧化硅粉体疏水改性：将制得亲水二氧化硅纳米粉体加入强碱溶液中在一定温度下进行搅拌、分散5-8h，加入二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水化处理，过滤、洗涤、烘干，得到疏水二氧化硅纳米粉体。强碱为NaOH和KaOH其中一种，浓度为2%-15%，加入亲水二氧化硅纳米粉体、强碱溶液和二甲基二氯硅烷单体比例为：1：（35-65）：（8-16）。
（3）将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中快速搅拌2小时，然后加入疏水二氧化硅粉体和羟甲基纤维素剧烈搅拌30分钟。加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯、疏水二氧化硅粉体和羟甲基纤维素的比例为：1：（25-40）：（2-5）：（0.5-1）得到液体A。
（4）将金属氟化物加入液体A中，加热液体温度到80℃，持续剧烈搅拌2-4天，采用分液法取得下层液体，即为氟化有机物和疏水二氧化硅疏水疏油液体。金属氟化物为氟化钴或者氟化银其中一种。加入金属氟化物、液体A的加入比例为：1：（8-20）。
（5）最后在氟化有机物和疏水二氧化硅疏水疏油液体加入道康宁6040，加入量为0.01%-1%，增加疏水疏油液体在基材如玻璃，金属上的附着力和成膜性。
实施例1：
将10g正硅酸乙酯（TEOS）、400g乙醇、150g水混合后搅拌10分钟，然后加入30g 氨水，制得亲水性二氧化硅溶液，过滤、洗涤、烘干，得到亲水二氧化硅纳米粉体。将该粉体加入60g浓度为5% NaOH溶液中在50℃下进行搅拌、分散5h，加入15g二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水化处理，过滤、洗涤、烘干，得到疏水二氧化硅纳米粉体。将 1g γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到40g甲苯中快速搅拌2小时，然后加入3g 疏水二氧化硅粉体和1g羟甲基纤维素剧烈搅拌30分钟。将6g氟化钴加入上述液体中，加热液体温度到80℃，持续搅拌2天，制得疏水疏油液体。最后加入0.3g道康宁6040，增加疏水疏油液体在基材如玻璃，金属上的附着力和成膜性。
将上述制备的纳米超疏水疏油材料喷涂在干净的汽车板材上，放入60℃烘干箱中，干燥3个小时，利用接触角仪（OCA20 machine Data-Physics）测试样品的接触角，水的接触角约为162°，豆油的接触角为156°。

Claims (10)

1.纳米二氧化硅的制备：将正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、水混合后搅拌10-20分钟，然后加入氨水，，制得亲水性二氧化硅溶液，过滤、洗涤、烘干，得到亲水二氧化硅纳米粉体。
2.正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇、氨水、水的加入比例为：1：（10-50）：（5-20）：（1-5）。
3.纳米二氧化硅粉体疏水改性：将制得亲水二氧化硅纳米粉体加入强碱溶液中在一定温度下进行搅拌、分散5-8h，加入二甲基二氯硅烷单体溶剂进行疏水化处理，过滤、洗涤、烘干，得到疏水二氧化硅纳米粉体。
4.强碱为NaOH和KaOH其中一种，浓度为2%-15%，加入亲水二氧化硅纳米粉体、强碱溶液和二甲基二氯硅烷单体比例为：1：（35-65）：（8-16）。
5.将 γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到甲苯中快速搅拌2小时，然后加入疏水二氧化硅粉体和羟甲基纤维素剧烈搅拌30分钟。
6.加入 γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯、疏水二氧化硅粉体和羟甲基纤维素的比例为：1：（25-40）：（2-5）：（0.5-1）得到液体A。
7.将金属氟化物加入液体A中，加热液体温度到80℃，持续剧烈搅拌2-4天，采用分液法取得下层液体，即为氟化有机物和疏水二氧化硅疏水疏油液体。
8.金属氟化物为氟化钴或者氟化银其中一种。
9.加入金属氟化物、液体A的加入比例为：1：（8-20）。
10.最后在氟化有机物和疏水二氧化硅疏水疏油液体加入道康宁6040，加入量为0.01%-1%，增加疏水疏油液体在基材如玻璃，金属上的附着力和成膜性。
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