[发明专利]利用水玻璃制备超疏水性SiO2膜的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种利用水玻璃制备超疏水性SiO₂膜的方法，属于无机材料技术领域。 

背景技术

荷叶表面之所以有这种自清洁能力，是由于荷叶表面是超疏水表面(通常将接触角大于150°的表面称为超疏水表面)，其表面与水的接触角达160.4±0.7°，而滚动角只有1.9°。除了荷叶以外，自然界中还有很多植物的表面具有超疏水性，如芋头叶、甘蓝、水稻叶等，由于超疏水表面与水滴的接触面积非常小，且水滴极易从表面滚落，因此，超疏水表面不仅具有自清洁功能，而且还具有防电流传导、防腐蚀、防水、防雾、防雪、防霜冻、防霉、防粘附、防污染等功能，因而在建筑、服装纺织、液体运输、生物医学、日用品包装、交通运输工具以及微量分析等领域都具有广泛的应用前景。超疏水表面材料用在室外天线、太阳能面板、光电转换器上可以防止雪的黏附。因而采用价廉的水玻璃来制备超疏水性的纳米SiO₂膜具有较大的社会效益和经济效益。 

发明内容

本发明的目的是提出一种采用价廉的水玻璃作原料、操作简便、成本低、产品性能优良的超疏水性SiO₂膜的制备方法。其技术内容为： 

一种利用水玻璃制备超疏水性SiO₂膜的方法，其特征在于采用以下步骤：（1）以水玻璃为硅源，采用溶胶-凝胶法制备SiO₂溶胶，具体步骤是将去离子水、无水乙醇和水玻璃按体积比为120：10：3的比例混合成前驱体，加入少量无水硫酸钠和三乙醇胺，在30℃的恒温水浴中搅拌30min后继续升温至70℃，同时缓慢滴加10wt%硫酸至pH=4.5~4.8，搅拌120~150min后制得SiO₂溶胶；（2）以氨基硅油为改性剂，按氨基硅油：无水乙醇=1:5的比例配制成改性液，缓慢地滴加入不断搅拌的SiO₂溶胶中，陈化36h后即得SiO₂改性溶胶；（3）将2~3滴SiO₂改性溶胶滴于载玻片上，涂膜仪的旋转速度为2000r/min，运行20~60s后置于100℃的烘箱中干燥2h即得SiO₂膜。

所述的利用水玻璃制备超疏水性SiO₂膜的方法，特征在于：步骤（1）中，无水硫酸钠的用量按3ml的水玻璃加1g，三乙醇胺的用量按3ml的水玻璃加0.25ml于前驱体中。 

所述的利用水玻璃制备超疏水性SiO₂膜的方法，特征在于：步骤（2）中，改性剂的用量按与水玻璃的体积比为1：3。 

本发明与现有技术相比，其优点为： 

1、采用价廉的水玻璃作原料制备高疏水性的膜，原料来源广，操作简便，成本低，性能好，且制备的SiO_2-膜中的颗粒为纤维状（如图2所示），增加了膜的微观粗糙度，更有效地增加膜的疏水性； 

2、以氨基硅油为改性剂，采用简单的溶胶-凝胶法就可制得接触角高达161.32°超疏水性的SiO_2-膜。有使用羟基硅油作为改性剂的报道，羟基硅油的分子式为HO[(CH₃)₂SiO]_nH。而 

氨基硅油的分子式为OSi(H₃C)₃[(CH₃)₂SiO]_n[CH₃SiC₃H₆NHC₂H₄NH₂]_mOSi(CH₃)₃，除了含有CH₃-，SiCH₃-和SiO-外还有NH₂-和NH- -等疏水性基团，因而可使改性后的白碳黑中仅存在极少量的OH-基团，而含有大量的CH₃-，SiCH₃-、SiO-和NH₂-疏水性基团，因而提高了白碳黑的疏水性能。

附图说明

图1是SiO₂膜的接触角视频图； 

图2是SiO₂膜的SEM图。 

具体实施方式

实施例一：