[发明专利]一种基于疏水纳米粒子的超疏水硅烷膜及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种基于疏水纳米粒子的超疏水硅烷膜及其制备与应用，所述制备方法具体为：(1)首先使用硬脂酸将纳米粒子改性，得到疏水纳米粒子；(2)再取步骤(1)得到的疏水纳米粒子加入到硅烷膜溶液中，得到疏水纳米粒子硅烷膜溶液；(3)之后利用步骤(2)得到的疏水纳米粒子硅烷膜溶液在经前处理的金属基体上制备得到疏水纳米粒子硅烷膜；(4)将步骤(3)得到的疏水纳米粒子硅烷膜经硬脂酸修饰后得到超疏水硅烷膜。与现有技术相比，本发明通过纳米粒子改性与硬脂酸修饰处理得到超疏水硅烷膜，相比于价格昂贵的氟硅烷超疏水硅烷膜，更加可行高效，可以有效地降低生产成本，并且同时也能保证对金属基底的保护效果。

技术领域

本发明属于表面处理领域，具体涉及一种基于疏水纳米粒子的超疏水硅烷膜及其制备与应用。

背景技术

近年来，随着人们对生活质量要求的不断提高以及环保和节能意识的不断增强，具有自清洁功能的表面得到了迅速的发展。自清洁表面是指表面的污染物或灰尘在重力或雨水、风力等外力作用下能够自动脱落或被降解的一种表面。

表面疏水技术是一种广博精深且具有较高实用价值的基础技术，在人们日常生活中有着广泛的应用。通过设计不同结构、化学和物理特征的涂料，能够为固体材料提供新的附加功能，特别是现代工业对疏水涂料快速增长的需求，给功能化的疏水涂料源源不断的研究动力。而超疏水涂层正是在此基础上发展而来的新型表面技术。

疏水涂料常指涂膜在光滑表面上的静态水接触角θ大于90°的一类低表面能涂料，而超疏水涂料是一种具有特殊表面性质的新型涂料，是指固体涂膜的水接触角大于150°并且常指水接触角滞后小于5°，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀、自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。

液体在固体表面的润湿特性常由杨氏方程描述。液滴与固体表面间的接触角大，润湿性差，其疏液体性强；反之则亲液体性强。固体表面的疏水性与固体表面的表面能密切相关。固体表面能低，静态水接触角大，水接触角大于90°时呈明显的疏水性。目前已知的疏水材料有机硅、有机氟材料的表面能低，并且含氟基团的表面能依照－CH₂－－CH₃－CF₂－CF₂H－CF₃的次序下降。－CF₃基团的表面能小至6.7m J/m²，在光滑平面上的水接触角最大，通过Dupre公式可计算为115.2°，长链碳氢基团的自组装有序单层膜的水接触角可达112°。而通常低表面能无序排列的有机硅、有机氟聚合物的水接触角分别为101°、110°。但是氟类材料相对来说价格昂贵，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于疏水纳米粒子的超疏水硅烷膜的制备方法。

本发明的第二个目的就是提供一种经上述方法制得的超疏水硅烷膜。

本发明的第三个目的就是提供一种上述的超疏水硅烷膜的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于疏水纳米粒子的超疏水硅烷膜的制备方法，所述制备方法具体为：

(1)首先使用硬脂酸将纳米粒子改性，得到疏水纳米粒子；

(2)再取步骤(1)得到的疏水纳米粒子加入到硅烷膜溶液中，得到疏水纳米粒子硅烷膜溶液；

(3)之后利用步骤(2)得到的疏水纳米粒子硅烷膜溶液在经前处理的金属基体上制备得到疏水纳米粒子硅烷膜；

(4)将步骤(3)得到的疏水纳米粒子硅烷膜经硬脂酸修饰后得到超疏水硅烷膜。本发明的题目中“超疏水硅烷膜”是指沉积在金属基体上的那层膜，一般这种膜不会单独制备，会直接在需进行防腐处理的金属基体上进行制备，因此无需进行揭膜这一操作。