CN101168947A - 一种超疏水纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超疏水纸及其制备方法。以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面,该纸表面与水的接触角在150°-160°之间,水滴在纸张表面的滚动角小于10°。制备步骤包括:(1)称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中,形成浓度为1-20g·L-1的石蜡溶液;(2)将温度范围为30-80℃的热水加入到石蜡溶液中,并快速搅拌1-10分钟,热水的加入量为溶液体积的3%-5%;(3)将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5-10分钟,然后将纸取出,在室温大气环境中自然干燥8~48小时,即得超疏水纸。该纸在自清洁、防水防潮、包装等领域具有十分广泛的应用前景。本发明提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种超疏水纸,本发明还涉及在室温大气环境中制备超疏水纸的方法。
背景技术
纸由于具有原料来源广泛、价格便宜、易于回收、不污染环境等优点而被广泛应用在工业、农业、文化、包装等各个领域,然而未经表面处理的普通纸大多是亲水性的,当与水接触时,水会迅速渗透到纸的里面,造成纸的强度降低而导致性能下降甚至失去使用价值。因此,为了扩大纸的使用用途、提高纸的使用性能,常常要对纸表面进行疏水化处理,常用的方法是在纸表面涂布一层石蜡或沥青等防水物质,然而这些纸表面与水的接触角通常小于120°,且没有自清洁性。
近年来,受荷叶效应的启发,具有超疏水表面的固体材料(材料表面与水的接触角大于150°,并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广泛的兴趣。水滴在超疏水材料表面通常会形成亮晶晶的球形水珠,水珠不能稳定地粘附在材料的表面,只要倾斜一个很小的角度,水珠便会从表面上滚落,同时把灰尘等污染物带走,从而保持材料表面的干净。由于水珠与超疏水材料表面的接触角非常小且极易从表面滚落,因此超疏水表面在自清洁、液体无损失输送、防电流传导、防腐蚀、防水、防潮以及防雾等方面具有广泛的应用前景。因此,制备超疏水纸将会进一步提高纸的使用性能、扩大纸的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不渗水、超疏水性质稳定且具有自清洁性的超疏水纸。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低的超疏水纸的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供的超疏水纸,以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面,该纸表面与水的接触角在150°-160°之间,水滴在纸张表面的滚动角小于10°。
本发明的超疏水纸的超疏水性质稳定,在温度范围为0-40℃、相对湿度为20%-70%的环境中放置一年,超疏水性质没有发生变化。
本发明提供的超疏水纸的制备方法包括如下步骤:
(1)、称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中,形成浓度为1-20g·L-1的石蜡溶液;
(2)、将温度范围为30-80℃的热水加入到石蜡溶液中,并快速搅拌1-10分钟,热水的加入量为溶液体积的3%-5%;
(3)、将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5-10分钟,然后将纸取出,在室温大气环境中自然干燥8~48小时,即得超疏水纸。
本发明所用的乙醇是无水乙醇。
本发明的超疏水纸的制备操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程,具有很好的工业化应用前景。
本发明的超疏水纸无味无毒,对环境友好,在包装、防水防潮、工业、农业等领域有广泛的应用前景。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明,但下述实施例并不是对本发明的限定。
实施例1:
首先,首先准确称取0.5克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中,将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为70℃的去离子水以1mL·s-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟,然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞5分钟后取出,在室温大气环境中(相对湿度为30%-50%)自然干燥48小时,便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性,结果表明该表面与水的接触角为153±2.2°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察,发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。
实施例2:
按照实施例1的方法,将去离子水改为3mL,获得的纸表面与水的接触角为155±2°。
实施例3:
按照实施例1的方法,将去离子水温度改为50℃,所获得的纸表面与水的接触角为152±1.8°。
实施例4:
首先,首先准确称取0.05克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中,将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为30℃的去离子水以2mL·s-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟,然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞5分钟后取出,在室温大气环境中(相对湿度为30%-50%)自然干燥10小时,便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性,结果表明该表面与水的接触角为154±2.4°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察,发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。
实施例5:
首先,首先准确称取1克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中,将石蜡的乙醇溶液加热到50℃并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将2mL温度为80℃的去离子水以0.5mL·s-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟,然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸滞10分钟后取出,在室温大气环境中(相对湿度为30%-50%)自然干燥8小时,便得到超疏水纸。用OCA20接触角测试仪测试该纸表面的润湿性,结果表明该表面与水的接触角为153±1.9°。该纸表面形貌用HITACHIS-3000N扫描电镜进行了观察,发现该表面由大量突起的类似于荷叶的石蜡聚集体构成。
Claims (2)
1.一种超疏水纸,其特征是:以石蜡为原料在未加工的普通纸上构建有类荷叶状的超疏水表面,该纸表面与水的接触角在150°-160°之间,水滴在纸张表面的滚动角小于10°。
2.制备一种如权利要求1所述的超疏水纸的方法,其特征为制备步骤包括:
(1)、称取一定量的石蜡溶解于无水乙醇中,形成浓度为1-20g·L-1的石蜡溶液;
(2)、将温度范围为30-80℃的热水加入到石蜡溶液中,并快速搅拌1-10分钟,热水的加入量为溶液体积的3%-5%;
(3)、将未加工的普通纸浸滞于石蜡溶液中5-10分钟,然后将纸取出,在室温大气环境中自然干燥8~48小时,即得超疏水纸。
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