[发明专利]一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超双疏纳米涂层制备技术领域，涉及可制备可适用于各种基底的超双疏粉末和涂料，以及在各种基底上制备出超疏水超疏油表面的方法，尤其涉及一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法。

背景技术

超疏水现象在自然界存在广泛，如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿等。然而，超疏水表面存在着易被油润湿和污染的缺陷。相对于超疏水表面，超双疏表面因其既疏油又疏水的双重特性而具有更大的应用价值。超双疏表面一般指材料表面对水和油的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超双疏表面具有很多独特优异的表面性能：疏水、疏油、自清洁性、抗油污、防腐蚀、防雾、抗结冰、低黏附等特性，使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。

超双疏的粉末样具有更好的保存、运输和选择性，可以通过各种方式将其结合到各种生活用品及仪器设备上。一方面，它可以作用于汽车、飞机、航天器等挡风玻璃上，当雨水落到玻璃上时，会快速的滚落而不会粘附在玻璃上，同时带走玻璃上大量的灰尘，可以减少清洁次数，降低清洁费用和避免了高空作业的危险。另一方面，它还可以作用于厨房餐具、吸油烟机、衣物、输油管道上，当油溅到衣物上时，会自动地滚落，不会污染衣物。疏油的餐具还能减轻清洗油的困难。相对于超疏水表面，超双疏表面具有更广的应用空间和更小的环境限制因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、方便、普适性的、可大面积的制备超双疏纳米涂层的方法，解决超双疏表面的生产成本高、机械强度弱、基底依耐性强、制备方法单一等问题，拥有三维多级结构的超双疏粉末样可以直接筛撒到粘有双面胶或喷有胶水的各种基底上，也可以制成超双疏涂料喷涂或浸涂到基底上，修饰后的表面结构类似荷叶表面，具有很稳定的疏水性和疏油性，其对水和油的接触角均大于150°，滚动角均小于10°，具有很强的耐机械性能，自清洁和抗污性能。

本发明所采用的技术方案是：一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

A. 花状二氧化钛纳米颗粒的制备：取一定体积的钛酸酯，在室温下边搅拌边滴加到一定体积比的乙醇和甘油的混合溶液中，继续搅拌5 ~ 10 min以形成透明的混合溶液；然后，将上述混合溶液转移到反应釜中，置入到温度为150 ~ 180°C的环境下反应18 ~ 24 h；反应后冷却至室温，通过反复的离心和乙醇洗涤，然后干燥得到白色沉淀物；最后，将白色沉淀物在空气中450°C下煅烧 2 h，得到白色粉末状产物，从而完成花状二氧化钛纳米颗粒的制备；

B．低表面能修饰：将步骤A制备的二氧化钛粉末产物加入到100 ml一定浓度的含氟修饰剂的正己烷混合溶液中，超声或搅拌使其分散；至少待反应5 min 以后，通过离心、正己烷洗涤、干燥过程得到修饰后的白色粉末；最后，将修饰后的粉末样在100°C的真空烘箱中干燥1 h，得到超双疏的粉末；

C. 超双疏表面的制备：首先，基底材料通过粘贴双面胶或者喷涂液体胶进行预处理，以增强其表面黏附力；然后，将步骤B制备的超双疏粉末撒在处理后的各种基底上，或者配置成一定浓度的超双疏涂料进行喷涂或者浸涂。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：所述钛酸酯为太酸四丁酯。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：所述钛酸酯、乙醇、甘油的体积比约为1：15：5。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：所得二氧化钛纳米颗粒的形貌为三维花状，粒径为~ 1μm。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：所述含氟修饰剂为全氟辛基三氯硅烷。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：一定浓度的含氟修饰剂的浓度为0.5% ~ 1%。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：一定浓度的超双疏涂料的浓度为1 g ~ 4 g/L。

如上所述的基于花状二氧化钛纳米颗粒的普适性超双疏纳米涂层的制备方法，其特征在于：步骤C中的对于基底材料的预处理，对于玻璃、金属这类硬质材料粘贴双面胶或者喷涂液体胶均可，而对于橡胶、薄膜、棉絮、织物这类柔性材料则喷涂液体胶。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：