[发明专利]紫外光固化有机硅/二氧化硅杂化超疏水织物及其制备方法

说明书

本发明公开了紫外光固化有机硅/二氧化硅杂化超疏水织物及其制备方法。该制备方法是：正硅酸乙酯通过溶胶凝胶法合成二氧化硅粒子，用含巯基的硅烷偶联剂对其进行表面改性，得到巯基改性的二氧化硅粒子；将巯基改性的二氧化硅粒子和端丙烯酰氧基聚二甲基硅氧烷加入溶剂中搅拌均匀，再加入光引发剂，配制成均匀的溶液；采用浸涂法将织物浸泡在制备的混合溶液中，取出后通过紫外光照射，使附着在织物上的改性二氧化硅粒子上的巯基与端丙烯酰氧基聚二甲基硅氧烷上的C＝C双键发生巯基‑烯点击反应。本发明织物在浸泡后固化所需的时间仅为1‑3分钟，所制备的织物表面水滴静态接触角大于150°，同时该织物具有良好的耐热性和耐化学性质。

技术领域

本发明涉及一种超疏水材料，具体涉及一种紫外光固化有机硅/二氧化硅杂化超疏水织物及其制备方法。

背景技术

通过观察自然界具有疏水现象的动植物(如荷叶、玫瑰花瓣、水黾的腿和蝴蝶的翅膀等)，研究者们受到启发，结合不同的材料与用途，制备了各种不同的超疏水表面。超疏水表面是指水滴的接触角(WAC)大于150°而滚动角(WSA)低于10°的表面。这种独特的浸润性，使其在自清洁、防腐蚀、防敷冰、油水分离和微流体等领域都有着广阔的应用前景。

超疏水表面的制备途径主要有两种：一是在低表面能材料的表面构建微纳粗糙结构，二是在粗糙材料的表面进行低表面能物质的修饰。例如，Wu等人通过化学气相沉积法，利用正硅酸乙酯(TEO)水解缩合反应将四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄ NPs)紧紧地黏附到海棉上，随后将海绵浸泡在含氟聚合物的溶液中，得到了具有磁性的超疏水海绵。此海绵的接触角达到了157o，并且能在磁力驱动下分离油水混合物(Wu L,Li L,Li B,et al.Magnetic,durable,and superhydrophobic polyurethane@Fe3O4@SiO2@fluoropolymer spongesfor selective oil absorption and oil/water separation[J].ACS AppliedMaterialsInterfaces,2015,7(8):4936-4946.)。Pan等人在织物表面原位生长硬脂酸铜(CuSA₂)后浸泡到聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液中，在交联剂Sylgard 184作用下，80℃热固化3h得到了超疏水织物。此织物在经历24h的紫外光照射、10次的机械磨损或者12h的超声处理后，接触角仍然能保持150°以上，表现出优异的耐用性(Pan G,Xiao X,YeZ.Fabrication of stable superhydrophobic coating on fabric with mechanicaldurability,UV resistance and high oil-water separation efficiency[J].Surfaceand Coatings Technology,2019,360:318-328.)。

但是在这些超疏水材料的制备过程中，通常选用两类低表面能物质：其一，含氟化合物。但这类物质很难降解，对人体和环境有害且价格昂贵；其二，有机硅化合物。但这类物质大多需要在高温下经过数小时的加热处理才能使其完全固化。因此，发展一种在制备过程中能够快速固化且性能优良的有机硅超疏水材料显得尤为重要。

发明内容

本发明针对目前超疏水材料制备过程中(1)选用含氟物质不经济环保；(2)有机硅固化温度高且耗时等现有技术存在的问题，提供了一种在制备过程中能够快速固化且性能优良的紫外光固化有机硅/二氧化硅杂化超疏水织物及其制备方法。该织物在浸泡后固化所需的时间仅为1-3min，所制备的织物表面水滴静态接触角大于150°，同时该织物具有良好的耐热性和耐化学性质。

本发明目的通过如下技术方案实现：

紫外光固化有机硅/二氧化硅杂化超疏水织物的制备方法，包括以下步骤：