[发明专利]一种具有荷叶效应的(SiC)P

说明书

一种具有荷叶效应的(SiC)_P超疏水膜层的制备方法，属于材料表面改性技术领域，在常压、常温条件下，采用简单的化学沉积方法，构筑微纳米结构，实现(SiC)_P超疏水膜层的制备。制备过程包括，(SiC)_P前处理，(SiC)_P表面化学沉积改性和改性后(SiC)_P的较长时间静置。所制膜层静态水接触角为150‑160°，滚动角小于10°，在10‑80℃均表现出良好的超疏水性。本发明使用(SiC)_P为工业生产过程中产生的废料，对原料要求低且有利于资源再利用，同时具有操作简单、环境友好、设备要求低、疏水效果好等优点，便于推广。超疏水性的碳化硅颗粒，结合其耐磨、耐蚀等优良性能，将在自清洁、防冰、防雾、防污等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及无机粉体材料的制备、表面改性技术领域，尤其涉及一种具有荷叶效应的碳化硅超疏水膜层的制备方法。

背景技术

由于超疏水表面与水的接触面积有限，使其与水的化学反应及化学键结合受到抑制，从而具有抗污染、自清洁、防冰雪、防氧化、抗腐蚀等优势。自然界中，许多植物的叶片和动物的某些部位都具有超疏水性能，如荷叶、蜻蜓的翅膀、蚊子的复眼等。荷叶是最先被发现具有超疏水性的植物，研究发现，自然界超疏水特性表面均具有类似于荷叶表面的微纳米结构，称为“荷叶效应”。固体表面的润湿性能由其表面化学成分和粗糙度决定，较低的表面自由能和适宜的粗糙度是制备超疏水表面的重要因素。材料表面的自由能越低，膜的疏水性能就越强。常用的超疏水膜层的制备方法有相分离、溶胶-凝胶法、化学沉积、电沉积法、激光刻蚀法等。通常将有机改性剂中的疏水基团引入粒子中，使粒子因其表面接枝有机长链而表现为疏水性，研究较多的是金属氧化物，如 TiO₂、Al₂O₃、ZnO等。相关文献如何丽红等.硅烷偶联剂表面改性二氧化钛粒子超疏水性能[J].精细化工，2014；MING D Y．Simplespraydeposition of a hot water -repellent and oil -waterseparatingsuperhydrophobic organic- inorganic hybrid coatingsviamethylsiloxane modification of hydrophilic nano - alumina[J].Progress inOrganic Coatings，2018。杨淑等，一种具有疏水/超疏水性能的ZnO/AAO复合薄膜制备方法，专利号CN111996516A以及CN101932661A将氟代烷基硅烷接枝到无机颗粒表面，获得疏水疏油的无机颗粒。但上述制备方法多为需使用有机溶剂、制备成本偏高或不环保或过程复杂或对原料、设备要求高。

碳化硅颗粒[简写为 (SiC)_P]具有硬度高、耐磨、耐高温等优点，但表现为亲水性，特别是碳化硅微粉的粒度小、比表面积大、具有很强的亲水性，有关(SiC)_P超疏水膜的制备方法报道偏少。通过环保、简单的方法，使碳化硅颗粒具备超疏水性，结合其耐磨、耐蚀等优良性能，将在自清洁、防冰、防雾、防污等领域得到广泛应用，对服务于科学研究、生产、生活等诸多领域具有重要价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境友好、原料要求低、可长时间保持疏水性的(SiC)_P超疏水膜层的制备方法。

在已积累的实验和理论经验的基础上，以生产过程中，通过雷蒙机和超音速气流粉碎产生的工业废料(SiC)_P为原料，采用化学沉积方法，对形状不规则的废料(SiC)_P进行表面改性及简单的后处理，自发构建微纳米结构，得到具有荷叶效应的(SiC)_P超疏水膜层。

本发明的一种具有荷叶效应的(SiC)_P超疏水膜层的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一、(SiC)_P前处理