[发明专利]一种电致加热变色的超疏水薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电致加热变色的超疏水薄膜及其制备方法。该制备方法首先将氧化石墨烯溶液滴涂在玻璃表面并低温干燥，再以碘化氢/乙酸为还原剂制得还原氧化石墨烯薄膜；其次，将疏水性聚合物的溶液涂覆在还原氧化石墨烯薄膜正面形成基底层；最后，依次将疏水性聚合物、高温变色微胶囊在有机溶剂中的分散液和疏水性聚合物、低温变色微胶囊在有机溶剂中的分散液喷涂到还原氧化石墨烯薄膜反面形成多级变色层，制得一种电致加热变色的超疏水薄膜。本发明所制备的薄膜水接触角达到160°，具有优良的电热效应，表面可实现三种颜色的转变，在防水自清洁和指示环境温度等方面具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种超疏水薄膜，具体涉及一种电致加热变色的超疏水薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着复合材料的蓬勃发展，人们越来越注重材料功能的多元化。超疏水材料是指表面静态水滴接触角大于150°，滚动角小于10°的材料，其在自清洁、防覆冰、防污染、减阻、油水分离等领域具有广阔的应用前景。但目前超疏水材料功能单一，难以满足很多新兴领域的使用要求。

智能材料是一种能及时准确感知外界环境条件和变化并做出判断、处理和反应的材料。其中，智能变色材料可以在热量、光波照射和电压等外界条件刺激下发生可逆的颜色转变，在防伪标记、示温、日用装饰等领域拥有重要前景，因此受到国内外许多学者的关注。将智能感温变色性能赋予到超疏水材料中不仅可以扩宽超疏水材料的应用领域，也可以避免材料的变色性能在潮湿、酸碱等环境中长期使用时受到破坏。但目前与可变色超疏水材料相关的研究鲜少报道。中国发明专利CN102561043A和CN104249534A公开了一种变色超疏水织物及其制备方法，但该方法仅适用于织物基底。此外，梁海明等人对温变粉进行疏水化改性，并将其与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合后喷涂到基底上，制得具有感温变色性能的超疏水涂层，但该涂层只对一种温度响应，仅实现两种颜色的转变(梁海明，于凡钧，王思源等，稳定的温感变色超疏水涂层制备与表征，当代化工，2019，48(8)，1660-1663)。中国发明专利申请2019106750150开了一种电致加热变色/变形薄膜及其制备方法，该电致加热变色/变形薄膜包括自下而上依次设置的基底层、电致加热层、底色层和至少两层变色层，还包括覆盖包裹上述各层的封装层，封装层上表面设有能够实现表面图案变化的变形层；其中，变色层由可逆热致变色微胶囊构成，其变色温度为35～80℃；变形层由具有形状记忆特性的热固性环氧树脂经固化并赋予图案后形成，其变形温度为40～120℃。该电致加热变色/变形薄膜的制备方法为：通过抽滤法在基底层上自下而上分别组装电致加热层、底色层、变色层和封装材料的多层结构，并在封装材料表面构筑变形层。通过电路控制电致加热层的温度，可实现该薄膜发生多重可逆颜色变化以及变色与变形同步变化。但该薄膜制备方法较为复杂，成本昂贵，且薄膜表面环氧树脂的亲水性会吸附灰尘等杂质，影响颜色的展示。现有技术还难以实现将多重变色性和超疏水性结合。

发明内容

本发明针对目前超疏水材料功能单一以及智能变色超疏水材料不具备普适性、无法实现多种颜色变化的缺点，提供一种电致加热变色的功能性超疏水薄膜及其制备方法，所得薄膜具有优良的疏水性和电热效应等优点，且薄膜在低电压的施加和撤除下可快速实现三种颜色的可逆转变。

本发明首先采用碘化氢/乙酸为还原剂制得还原氧化石墨烯(rGO)薄膜，再将疏水性聚合物的溶液涂覆在rGO薄膜正面，并依次将疏水性聚合物、高温变色微胶囊在有机溶剂中的分散液和疏水性聚合物、低温变色微胶囊在有机溶剂中的分散液依次喷涂到rGO薄膜反面，制得一种电致加热变色的超疏水薄膜。本发明所制备的薄膜具有超疏水性，表面在电热效应下可实现三种颜色的转变，在防水自清洁和指示环境温度等方面具有重要的应用前景。