[发明专利]一种提高疏水材料涂层润湿性转化速率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于自清洁、“光开关”、微流装置等方面超疏水涂层的制备方法，特别涉及提高超疏水涂层润湿性转化速率的方法。

背景技术

自2000年以后，各种超疏水纳米材料逐渐成为一个研究热点。使用二氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅、氧化锌等制备出的超疏水纳米材料不胜枚举，各种金属或非金属掺杂后的纳米材料也都相继制备出来。这些超疏水材料都具有自清洁、不沾水、光响应等特性，在不沾水玻璃、防腐蚀、防雾等方面具有广泛的应用。然而在润湿性转化尤其是在提高润湿性转化速率等方面的研究非常缺乏。

申请号为200610035099.4，公告号为CN 1844000A的中国发明专利申请，公开了一种具有可见光响应的永久自清洁玻璃及其制备方法，该方法通过在玻璃表面溅射二氧化硅薄膜，然后在纳米二氧化硅薄膜表面上溅射一层阴、阳离子共掺的改性二氧化钛薄膜，镀了双层薄膜的玻璃在500-600℃下退火，烧结炉中自然冷却即得。申请号为200510033239.X，公告号为CN 1817812A的中国发明专利，公开了一种自清洁玻璃制备方法，该方法为将玻璃基片清洗、风干，将配置好的二氧化钛复合溶液倒入喷雾器中，以1.0-2.5m·min^-1的速度向玻璃基片表面喷涂二氧化钛复合溶胶；将喷涂二氧化钛复合溶胶的玻璃基片在60-150℃的温度下烘干；在300℃的条件下陈华，得到涂有二氧化钛自洁膜的自清洁玻璃。申请号为200810219016.6，公开号为CN101570401A的中国发明专利，公开了一种自清洁玻璃制备方法，该方法为将玻璃基片清洗、风干；按以下组分进行混合配制二氧化钛复合溶胶，各组分重量百分比为：TiO₂∶SiO₂∶CeO₂∶H₂O＝20-30∶0.1-1∶0.02-0.1∶65∶70；然后将配制好的二氧化钛复合溶液倒入喷雾器中，以1.0-2.5m·min^-1的速度向玻璃基片表面喷涂二氧化钛复合溶胶；将喷涂二氧化钛复合溶胶的玻璃基片在60-150℃的温度下烘干；在300℃的条件下陈华，得到涂有二氧化钛自洁膜的自清洁玻璃。上述这些方法是针对超疏水薄膜的自清洁、光响应方面等特性的研究，然而申请者没有对这种超疏水材料在润湿性转化性能方面进行研究，尤其在提高润湿性转化速率等方面没有研究。

所以探索一种操作简单、易于控制，并且适用于各种润湿性响应材料(例如“光开关”、微流装置等)的研究及推广生产的提高润湿性转化速率的方法，具有重大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服已有材料的不足，提供一种提高疏水材料涂层润湿性转化速率的方法，该方法操作简单、易于控制，适用于各种润湿性响应材料的研究及推广应用。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

(1)制备掺杂有金属、金属氧化物或非金属的氧化锌溶胶、氧化钛溶胶、氧化钨溶胶、氧化钒溶胶、氧化锡溶胶、氧化铟溶胶或氧化锌-氧化钛复合溶胶；

(2)将步骤(1)制备的溶胶于50-200℃烘箱中干燥，然后研磨成粉体，将粉体于200-1000℃的马弗炉中进行热固化处理30min-10h，热固化处理后进行研磨得微纳米级粉体，将微纳米级粉体成膜于基体上；

(3)成膜后将基体置于低表面能物质的溶液中反应、接枝，然后烘干、冷却得到超疏水涂层。

所述金属包括金、银或镍，金属氧化物包括氧化钛、氧化锌、氧化钨、氧化钒、氧化锡或氧化铟中的一种或任意两种，非金属包括氮、磷、硫或硼。

所述掺杂的金属、金属氧化物或非金属的物质的量小于等于溶胶中氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化钒、氧化锡、氧化铟或氧化锌-氧化钛复合物的物质的量。

所述掺杂氧化钛的氧化锌溶胶的制备方法为：将4mL去离子水、5mL冰乙酸以及8.10-9.10g Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于35mL无水乙醇中，室温搅拌30min，形成溶胶a；将钛酸四丁酯溶于20mL无水乙醇中，室温搅拌30min，形成溶胶1，室温下，将溶胶1加入溶胶a中，室温搅拌12h，得到掺杂二氧化钛的氧化锌溶胶，二氧化钛的物质的量为二氧化钛与氧化锌总物质的量的10-30％。