[发明专利]具有阶层粗糙结构的超疏水材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种具有阶层粗糙结构的超疏水材料，包括基底材料和在基底材料表面原位生长的金属氧化物或二氧化硅微球，且所述微球外表面进一步修饰有低表面能物质层；其中所述金属氧化物微球或二氧化硅微球由粒径为3-10nm的金属氧化物纳米粒子或二氧化硅纳米粒子构成，微球的直径在30-500nm范围，所述超疏水材料通过如下方法步骤制备：（1）将基底材料进行碱液处理或者多巴胺涂层，在表面修饰羟基、氨基官能团；（2）将步骤（1）所得表面带有羟基或氨基官能团的纤维或滤膜浸入包含有金属氧化物或二氧化硅前驱体和溶剂的混合物中；（3）调节溶液pH；（4）在一定温度和常压下进行微波辐照反应一段时间，所述微波辐照反应的温度为50-120℃，所述微波辐照反应的输出功率为5-500W，所述微波辐照反应的辐照时间为5-120min；（5）之后，取出，冷却、洗涤、干燥；和（6）在生长有金属氧化物或二氧化硅的材料表面修饰低表面能物质。

2.根据权利要求1所述的超疏水材料，其中所述基底材料选自纤维素、纤维素衍生物、尼龙、聚醚砜、聚醚醚砜、聚丙烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈；所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化铈和四氧化三铁。

3.根据权利要求1所述的超疏水材料，其中所述低表面能物质材料选自三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基硅氧烷、十八烷基三氯硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸十八烷基酯、硬酯酸中的任一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超疏水材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将基底材料进行碱液处理或者多巴胺涂层，在表面修饰羟基、氨基官能团；（2）将步骤（1）所得表面带有羟基或氨基官能团的纤维或滤膜浸入包含有金属氧化物或二氧化硅前驱体和溶剂的混合物中；（3）调节溶液pH；（4）在一定温度和常压下进行微波辐照反应一段时间，所述微波辐照反应的温度为50-120℃，所述微波辐照反应的输出功率为5-500W，所述微波辐照反应的辐照时间为5-120min；（5）之后，取出，冷却、洗涤、干燥；和（6）在生长有金属氧化物或二氧化硅的材料表面修饰低表面能物质。

5.根据权利要求4所述的方法，所述基底材料选自纤维素、纤维素衍生物、尼龙、聚醚砜、聚醚醚砜、聚丙烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈；所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化铈和四氧化三铁；其中在步骤（2）中，所述金属氧化物前驱体选自钛酸正丁酯、异丙醇钛、硫酸钛、硫酸氧钛、四氯化钛、硝酸铈盐、碳酸铈盐和氯化铁中的任意一种或多种；所述二氧化硅前驱体选自正硅酸乙酯；所述二氧化钛前驱体和溶剂的体积比为1:5-200。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述二氧化钛前驱体和溶剂的体积比为1:8-150。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述二氧化钛前驱体和溶剂的体积比为1:10-100。

8.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤（4）中，所述微波辐照反应的温度为70-100℃；所述微波辐照反应的输出功率为20-460W；所述微波辐照反应的辐照时间为10-60min。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述微波辐照反应的输出功率为50-420W。

10.根据权利要求4所述的方法，其中低表面能物质的修饰方法包括化学气相沉积法、浸渍涂层、接枝、静电喷雾方法。

11.根据权利要求1-3任一项所述的超疏水材料在自清洁、防水防污、减阻降噪、油水分离领域的用途。

12.根据权利要求11所述的用途，其中所述油水分离为用于分离炼油厂、冶金、钢铁厂、冷轧厂、油漆厂、石化厂在生产过程中产生的含油废水。