CN103288089B - 一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法。它涉及一种分级结构超疏水性材料的制备方法。它是要解决现有分级结构超疏水性材料仅仅停留在微米-纳米两级结构的水平，无法实现多尺度效应所引起的超疏水性能的特性发挥的问题。方法：一、制备聚苯乙烯纳米粒子溶胶液；二、制备核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体；三、配置步骤二的胶体乳液；四、制备胶体晶体微球；五、制备多级分级结构材料；六、多级分级结构材料的表面羟基化处理；七、制备超疏水性材料。本发明实现了微-亚微-纳米分级结构材料的制备，得到的材料具有优异超疏水性能，弥补了无法实现多尺度效应的特性功能发挥的不足，可用于制备多级分级结构超疏水性材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种分级结构超疏水性材料的制备方法。
背景技术
分级结构材料中微米、纳米等结构的协同作用引起的多尺度效应是形成新材料的内在本质。表观特性功能的实现，大多必然经过从小到大的多尺度分级有序的自组织/协同过程，因此将分级结构材料用于超疏水性材料的合成成为了科研研究的热点，超疏水性材料一般是指与水的接触角大于150°并且滑动角小于5°的表面，它在日常生活和材料科学都有着极大的应用前景，微米和纳米相互作用的分级结构是引起超疏水性的根本原因。超疏水性能的实现必须具备两个条件：合适的微纳分级结构和低表面能。然而，现有对分级结构超疏水性材料的研究仅仅停留在微米-纳米两级的水平上，因此无法实现多尺度效应的特性功能发挥。
发明内容
本发明是为了解决现有分级结构超疏水性材料仅仅停留在微米-纳米两级结构的水平，无法实现多尺度效应所引起的超疏水性能的特性发挥的问题，而提供了一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法。
本发明的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法按以下步骤进行：
一、聚苯乙烯纳米粒子溶胶液的制备：将去离子水和苯乙烯，在装载聚四氟乙烯搅拌桨的容器内，以搅拌速度为280rpm～320rpm下搅拌混合，继续在搅拌速度为280rpm～320rpm下加入α-甲基丙烯酸甲酯，在温度为40～60℃下回流反应8min～12min，再加入K2S2O8，在75～85℃下恒温反应1.5h～2.5h，得到聚苯乙烯纳米粒子溶胶液；其中所述的去离子水和苯乙烯的体积比为(4～6)∶1，所述的α-甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的体积比为(4～6)∶100，所述的K2S2O8的质量和苯乙烯的体积的比为(0.4～0.6)g∶100mL；
二、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的制备：向步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液中加入去离子水稀释，然后以滴加速度为1.5mL/min～2.5mL/min加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，室温下以搅拌速度为80rpm～120rpm搅拌20min～40min，然后加入正硅酸四乙酯，室温下以搅拌速度为100rpm～140rpm搅拌10h～15h，完成反应，然后在6500～7500r/min的条件下离心8～12min，收集上层液体，再将收集的上层液体在11000～13000r/min条件下离心8～12min，去除上层液体后水洗，然后在60～80℃的条件下干燥8h～12h，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体；其中步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和去离子水的体积比为1∶(1.65～2.3)，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比为1∶(0.2～0.45)，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的摩尔浓度为0.11mmol/L，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的溶剂为水和乙醇的混合物，所述的水和乙醇的体积比为2∶1，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和正硅酸四乙酯的体积比为100∶(1.6～3.1)；
三、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的配置：向去离子水中加入步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体，玻璃棒搅拌均匀后，在75Hz～85Hz超声频率下超声25min～35min，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为190nm～210nm，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体和去离子水的质量比为(4～5)∶45；
四、胶体晶体微球的制备：将二甲基硅油和表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为85rpm～115rpm，搅拌5min～15min，得到油相和表面活性剂相的混合体系，然后向混合体系的油相中加入步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，以搅拌速度为450rpm～550rpm搅拌20min～40min，搅拌结束后待胶体乳液液滴沉降稳定后，将反应容器至于45～55℃烘箱中烘干20h～24h，然后冷却至室温，反应容器中分上层硅油层和下层胶体晶体微球，将上层硅油层倒掉，向下层胶体晶体微球中加入正己烷洗涤3～5次，过滤后于室温下静置挥发20min～30min，得到胶体晶体微球；其中所述的二甲基硅油和表面活性剂的体积比为2000∶1，所述的混合体系和步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的体积比为200∶(2～3)；
五、多级分级结构材料的制备：于去离子水中超声清洗普通玻璃片3～5次，然后氮气吹干，将步骤四得到的胶体晶体微球均匀的涂覆于玻璃片表面，涂覆量为0.2g/cm2～0.3g/cm2，再将玻璃片放入到马弗炉中，以升温速率为40℃/min～50℃/min由室温升温至500～580℃，然后在温度为500～580℃下煅烧4h～8h，得到核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子，继续升温至620～680℃，并于温度为620～680℃下煅烧1.5h～2.5h，得到多级分级结构材料；
六、多级分级结构材料的表面羟基化处理：将步骤五得到的多级分级结构材料在浓硫酸和双氧水的混合液中浸泡10h～14h，得到表面羟基化处理后的多级分级结构材料；其中所述的浓硫酸和双氧水的混合液中浓硫酸和双氧水的质量比为7∶3；
七、超疏水性材料的制备：将甲眯亚磺酸溶于正己烷中，再加入pH＝3的醋酸水溶液，然后在室温下用磁力搅拌器以搅拌速度为900rpm～1100rpm搅拌5h～7h，得到反应液，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料浸泡于反应液中7h～9h，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于95～105℃的烘箱内处理1h～1.5h，得到多级分级结构超疏水性材料；其中所述的甲眯亚磺酸和正己烷的质量比为0.8∶(44～56)，其中所述的甲眯亚磺酸和醋酸水溶液的质量比为0.8∶(0.9～1.1)。
本发明具有如下优点：(1)、本发明以粒径均一的聚苯乙烯纳米粒子为核，再在其表面包覆介孔二氧化硅壳，可以很好的控制最终介孔纳米粒子的形貌；(2)、可以通过控制表面活性剂和正硅酸四乙酯的加入量，很好的控制介孔壳的尺寸，进而实现材料表面疏水性的调节；(3)、利用高速乳化机，高速剪切制备胶体晶体微球，即使用界面自组装制备微球；(4)、高温煅烧制备多级分级结构材料，低表面能氟硅烷修饰制备得到超疏水性材料，实现了微-亚微-纳米分级结构材料的制备，材料表面接触角＞150°，具有优异的超疏水性能，弥补了无法实现多尺度效应的特性功能发挥的不足，可用于制备多级分级结构超疏水性材料。
附图说明
图1为实施例1中步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的扫描电镜照片；
图2为实施例1中步骤四得到的胶体晶体微球的显微镜照片；
图3为实施例1中步骤四得到的胶体晶体微球的扫描电镜照片；
图4为实施例1步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子的透射电镜照片；
图5为实施例1步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子的N2吸附脱附等温线曲线图；其中曲线a为N2吸附曲线，曲线b为N2脱附曲线；
图6为实施例1步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子的BJH孔径分布曲线图；
图7为实施例1得到的多级分级结构超疏水性材料水滴在其上浸润行为的数码照片；
图8为实施例1得到的多级分级结构超疏水性材料的接触角CCD照片。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式问的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法按以下步骤进行：
一、聚苯乙烯纳米粒子溶胶液的制备：将去离子水和苯乙烯，在装载聚四氟乙烯搅拌桨的容器内，以搅拌速度为280rpm～320rpm下搅拌混合，继续在搅拌速度为280rpm～320rpm下加入α-甲基丙烯酸甲酯，在温度为40～60℃下回流反应8min～12min，再加入K2S2O8，在75～85℃下恒温反应1.5h～2.5h，得到聚苯乙烯纳米粒子溶胶液；其中所述的去离子水和苯乙烯的体积比为(4～6)∶1，所述的α-甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的体积比为(4～6)∶100，所述的K2S2O8的质量和苯乙烯的体积的比为(0.4～0.6)g∶100mL；
二、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的制备：向步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液中加入去离子水稀释，然后以滴加速度为1.5mL/min～2.5mL/min加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，室温下以搅拌速度为80rpm～120rpm搅拌20min～40min，然后加入正硅酸四乙酯，室温下以搅拌速度为100rpm～140rpm搅拌10h～15h，完成反应，然后在6500～7500r/min的条件下离心8～12min，收集上层液体，再将收集的上层液体在11000～13000r/min条件下离心8～12min，去除上层液体后水洗，然后在60～80℃的条件下干燥8h～12h，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体；其中步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和去离子水的体积比为1∶(1.65～2.3)，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比为1∶(0.2～0.45)，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的摩尔浓度为0.11mmol/L，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的溶剂为水和乙醇的混合物，所述的水和乙醇的体积比为2∶1，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和正硅酸四乙酯的体积比为100∶(1.6～3.1)；
三、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的配置：向去离子水中加入步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体，玻璃棒搅拌均匀后，在75Hz～85Hz超声频率下超声25min～35min，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为190nm～210nm，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体和去离子水的质量比为(4～5)∶45；
四、胶体晶体微球的制备：将二甲基硅油和表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为85rpm～115rpm，搅拌5min～15min，得到油相和表面活性剂相的混合体系，然后向混合体系的油相中加入步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，以搅拌速度为450rpm～550rpm搅拌20min～40min，搅拌结束后待胶体乳液液滴沉降稳定后，将反应容器至于45～55℃烘箱中烘干20h～24h，然后冷却至室温，反应容器中分上层硅油层和下层胶体晶体微球，将上层硅油层倒掉，向下层胶体晶体微球中加入正己烷洗涤3～5次，过滤后于室温下静置挥发20min～30min，得到胶体晶体微球；其中所述的二甲基硅油和表面活性剂的体积比为2000∶1，所述的混合体系和步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的体积比为200∶(2～3)；
五、多级分级结构材料的制备：于去离子水中超声清洗普通玻璃片3～5次，然后氮气吹干，将步骤四得到的胶体晶体微球均匀的涂覆于玻璃片表面，涂覆量为0.2g/cm2～0.3g/cm2，再将玻璃片放入到马弗炉中，以升温速率为40℃/min～50℃/min由室温升温至500～580℃，然后在温度为500～580℃下煅烧4h～8h，得到核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子，继续升温至620～680℃，并于温度为620～680℃下煅烧1.5h～2.5h，得到多级分级结构材料；
六、多级分级结构材料的表面羟基化处理：将步骤五得到的多级分级结构材料在浓硫酸和双氧水的混合液中浸泡10h～14h，得到表面羟基化处理后的多级分级结构材料；其中所述的浓硫酸和双氧水的混合液中浓硫酸和双氧水的质量比为7∶3；
七、超疏水性材料的制备：将甲眯亚磺酸溶于正己烷中，再加入pH＝3的醋酸水溶液，然后在室温下用磁力搅拌器以搅拌速度为900rpm～1100rpm搅拌5h～7h，得到反应液，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料浸泡于反应液中7h～9h，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于95～105℃的烘箱内处理1h～1.5h，得到多级分级结构超疏水性材料；其中所述的甲眯亚磺酸和正己烷的质量比为0.8∶(44～56)，其中所述的甲眯亚磺酸和醋酸水溶液的质量比为0.8∶(0.9～1.1)。
本实施方式具有如下优点：(1)、本实施方式以粒径均一的聚苯乙烯纳米粒子为核，再在其表面包覆介孔二氧化硅壳，可以很好的控制最终介孔纳米粒子的形貌；(2)、可以通过控制表面活性剂和正硅酸四乙酯的加入量，很好的控制介孔壳的尺寸，进而实现材料表面疏水性的调节；(3)、利用高速乳化机，高速剪切制备胶体晶体微球，即使用界面自组装制备微球；(4)、高温煅烧制备多级分级结构材料，低表面能氟硅烷修饰制备得到超疏水性材料，实现了微-亚微-纳米分级结构材料的制备，材料表面接触角＞150°，具有优异的超疏水性能，弥补了无法实现多尺度效应的特性功能发挥的不足，可用于制备多级分级结构超疏水性材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中以滴加速度为2mL/min加入十六烷基三甲基溴化铵溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为200nm。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或Span80。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中所述的二甲基硅油粘度为500cSt。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中将二甲基硅油和表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为100rpm，搅拌10min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五中将反应容器至于50℃烘箱中烘干。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中所述的涂覆量为0.25g/cm2。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤五中由室温升温至550℃，然后在温度为550℃下煅烧6h，继续升温至650℃，并于温度为650℃下煅烧2h。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤七中所述的将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于100℃的烘箱内处理。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
实施例1、一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法按以下步骤进行：
一、聚苯乙烯纳米粒子溶胶液的制备：于1000mL三口瓶中加入500mL去离子水和100mL苯乙烯，在装载聚四氟乙烯搅拌桨的容器内，以搅拌速度为300rpm下搅拌混合，然后加入5mLα-甲基丙烯酸甲酯，在温度为50℃下回流反应10min，再加入0.5gK2S2O8，在80℃下恒温反应2h，得到聚苯乙烯纳米粒子溶胶液；
二、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的制备：向100mL步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液中加入200mL去离子水稀释，然后以滴加速度为2mL/min加入30mL十六烷基三甲基溴化铵溶液，室温下以搅拌速度为100rpm搅拌30min，然后加入2.2mL正硅酸四乙酯，室温下以搅拌速度为120rpm搅拌12h，完成反应，然后在在7000r/min的条件下离心10min，收集上层液体，再将收集的上层液体在12000r/min条件下离心10min，去除上层液体后水洗，然后在70℃的条件下干燥10h，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体；其中所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的摩尔浓度为0.11mmol/L，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的溶剂为水和乙醇的混合物，所述的水和乙醇的体积比为2∶1；
三、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的配置：向92g去离子水中加入8g步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体，玻璃棒搅拌均匀后，在80Hz超声波下超声30min，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为200nm；
四、胶体晶体微球的制备：将1000mL二甲基硅油和0.5mL表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为100rpm，搅拌10min，得到油相和表面活性剂相的混合体系，然后向混合体系的油相中加入10mL步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，以搅拌速度为500rpm搅拌30min，搅拌结束后待胶体乳液液滴沉降稳定后，将反应容器至于50℃烘箱中烘干24h，然后冷却至室温，反应容器中分上层硅油层和下层胶体晶体微球，将上层硅油层倒掉，向下层胶体晶体微球中加入正己烷洗涤4次，过滤后于室温下静置挥发25min，得到胶体晶体微球；
五、多级分级结构材料的制备：于去离子水中超声清洗普通玻璃片5次，然后氮气吹干，将步骤四得到的胶体晶体微球均匀的涂覆于玻璃片表面，涂覆量为0.25g/cm2，再将玻璃片放入到马弗炉中，以升温速率为50℃/min由室温升温至550℃，然后在温度为550℃下煅烧6h，得到核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子，继续升温至650℃，并于温度为650℃下煅烧2h，得到多级分级结构材料；
六、多级分级结构材料的表面羟基化处理：将步骤五得到的多级分级结构材料在70g浓硫酸和30g双氧水的混合液中浸泡12h，得到表面羟基化处理后的多级分级结构材料；
七、超疏水性材料的制备：将0.8g甲眯亚磺酸溶于50g正己烷中，再加入1gpH＝3的醋酸水溶液，然后在室温下用磁力搅拌器以搅拌速度为1000rpm搅拌6h，得到反应液，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料浸泡于反应液中8h，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于100℃的烘箱内处理1h，得到多级分级结构超疏水性材料。
试验一、对实施例1得到的二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料进行性能检测，检测试验如下：
采用日立S-4800扫描电子显微镜对实施例1中步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体进行扫描电镜检测，得到如图1所示的扫描电镜照片，由图1可以看出纳米粒子尺寸均一，且成球形。
采用型号为JEM-2100的显微镜对实施例1中步骤四得到的胶体晶体微球检测，得到如图2所示的显微镜照片，从图2看出微球为蛋白石结构的光子晶体，且微球尺寸均一。
采用日立S-4800扫描电子显微镜对实施例1中步骤四得到的胶体晶体微球进行扫描电镜检测，得到如图3所示的扫描电镜照片，由图3可以看出微球单分散性良好，且球形度好。
采用型号为日立S-4800的透射电子显微镜对实施例1步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子进行透射电镜检测，得到如图4所示的透射电镜照片，由图3可以看出纳米粒子尺寸均一，且为球形，中空介孔结构明显。
采用型号为TriStarII3020的全自动分析仪，对实施例1步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子在液氮温度下测试步骤五中得到的核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积和孔径分布，得到如图5所示的N2吸附脱附等温线和如图6所示的BJH孔径分布曲线图，由图5可以看出在P/P0为0.4和0.6之间的表明有非常窄的介孔结构，由图6得出核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积(SBET)为501.7m2/g，窄的孔径分布在3.24nm，总孔体积为0.335mL/g。
图7为实施例1得到的多级分级结构超疏水性材料水滴在其上浸润行为的数码照片，从图7中可以看出水滴在材料表面完全不能铺展，形状成球形，说明了该材料具有超疏水性。
采用德国Dataphysics公司型号为OCA20的接触角仪对实施例1得到的多级分级结构超疏水性材料表面进行接触角检测，得到如图8所示的接触角CCD照片，由图8可以看出水滴与固体表面之间的接触角为153±0.5°，说明制得的复合材料为超疏水材料。
Claims (9)
1.一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法按以下步骤进行：
一、聚苯乙烯纳米粒子溶胶液的制备：将去离子水和苯乙烯，在装载聚四氟乙烯搅拌桨的容器内，以搅拌速度为280rpm～320rpm下搅拌混合，继续在搅拌速度为280rpm～320rpm下加入α-甲基丙烯酸甲酯，在温度为40～60℃下回流反应8min～12min，再加入K2S2O8，在75～85℃下恒温反应1.5h～2.5h，得到聚苯乙烯纳米粒子溶胶液；其中所述的去离子水和苯乙烯的体积比为(4～6)：1，所述的α-甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的体积比为(4～6)：100，所述的K2S2O8的质量和苯乙烯的体积的比为(0.4～0.6)g：100mL；
二、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的制备：向步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液中加入去离子水稀释，然后以滴加速度为1.5mL/min～2.5mL/min加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，室温下以搅拌速度为80rpm～120rpm搅拌20min～40min，然后加入正硅酸四乙酯，室温下以搅拌速度为100rpm～140rpm搅拌10h～15h，完成反应，然后在6500～7500r/min的条件下离心8～12min，收集上层液体，再将收集的上层液体在11000～13000r/min条件下离心8～12min，去除上层液体后水洗，然后在60～80℃的条件下干燥8h～12h，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体；其中步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和去离子水的体积比为1：(1.65～2.3)，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比为1：(0.2～0.45)，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的摩尔浓度为0.11mmol/L，所述的十六烷基三甲基溴化铵溶液的溶剂为水和乙醇的混合物，所述的水和乙醇的体积比为2：1，步骤二中所述的步骤一得到的聚苯乙烯纳米粒子溶胶液和正硅酸四乙酯的体积比为100：(1.6～3.1)；
三、核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的配置：向去离子水中加入步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体，玻璃棒搅拌均匀后，在75Hz～85Hz超声频率下超声25min～35min，得到核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为190nm～210nm，其中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体和去离子水的质量比为(4～5)：45；
四、胶体晶体微球的制备：将二甲基硅油和表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为85rpm～115rpm，搅拌5min～15min，得到油相和表面活性剂相的混合体系，然后向混合体系的油相中加入步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体 胶体乳液，以搅拌速度为450rpm～550rpm搅拌20min～40min，搅拌结束后待胶体乳液液滴沉降稳定后，将反应容器至于45～55℃烘箱中烘干20h～24h，然后冷却至室温，反应容器中分上层硅油层和下层胶体晶体微球，将上层硅油层倒掉，向下层胶体晶体微球中加入正己烷洗涤3～5次，过滤后于室温下静置挥发20min～30min，得到胶体晶体微球；其中所述的二甲基硅油和表面活性剂的体积比为2000：1，所述的混合体系和步骤三得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体胶体乳液的体积比为200：(2～3)；步骤四中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或Span80；
五、多级分级结构材料的制备：于去离子水中超声清洗普通玻璃片3～5次，然后氮气吹干，将步骤四得到的胶体晶体微球均匀的涂覆于玻璃片表面，涂覆量为0.2g/cm2～0.3g/cm2，再将玻璃片放入到马弗炉中，以升温速率为40℃/min～50℃/min由室温升温至500～580℃，然后在温度为500～580℃下煅烧4h～8h，得到核壳结构的中空介孔二氧化硅纳米粒子，继续升温至620～680℃，并于温度为620～680℃下煅烧1.5h～2.5h，得到多级分级结构材料；
六、多级分级结构材料的表面羟基化处理：将步骤五得到的多级分级结构材料在浓硫酸和双氧水的混合液中浸泡10h～14h，得到表面羟基化处理后的多级分级结构材料；其中所述的浓硫酸和双氧水的混合液中浓硫酸和双氧水的质量比为7：3；
七、超疏水性材料的制备：将甲眯亚磺酸溶于正己烷中，再加入pH＝3的醋酸水溶液，然后在室温下用磁力搅拌器以搅拌速度为900rpm～1100rpm搅拌5h～7h，得到反应液，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料浸泡于反应液中7h～9h，然后将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于95～105℃的烘箱内处理1h～1.5h，得到多级分级结构超疏水性材料；其中所述的甲眯亚磺酸和正己烷的质量比为0.8：(44～56)，其中所述的甲脒亚磺酸和醋酸水溶液的质量比为0.8：(0.9～1.1)。
2.根据权利要求1所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤二中以滴加速度为2mL/min加入十六烷基三甲基溴化铵溶液。
3.根据权利要求1或2所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的步骤二得到的核壳结构的聚苯乙烯介孔二氧化硅纳米粒子前驱体的粒径为200nm。
4.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的二甲基硅油粘度为500cSt。
5.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步 骤四中将二甲基硅油和表面活性剂加入到高速乳化机中，以搅拌速度为100rpm，搅拌10min。
6.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤五中将反应容器置于50℃烘箱中烘干。
7.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤五中所述的涂覆量为0.25g/cm2。
8.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤五中由室温升温至550℃，然后在温度为550℃下煅烧6h，继续升温至650℃，并于温度为650℃下煅烧2h。
9.根据权利要求3所述的一种多级分级结构超疏水性材料的制备方法，其特征在于步骤七中所述的将步骤六得到的表面羟基化处理后的多级分级结构材料取出并置于100℃的烘箱内处理。
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