CN106467692A - 一种耐磨抗折弹性超疏水涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨抗折弹性超疏水涂层及制备方法。该涂层由改性纳米颗粒与PE复合而成，其中，改性纳米颗粒是经氟硅烷改性后的纳米氧化镍和纳米二氧化硅按重量比10～20：0.5～2组成的混合物，PE与改性纳米颗粒的重量比为1:10.5～22。本发明所述的涂层具有超疏水，自清洁的效果，同时具有良好的耐磨性，以及优异的抗弯折性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种超疏水涂层及其制备方法，特别是一种具有耐磨、抗折特点的弹性超疏水涂层及其制备方法。
背景技术
受自然界中荷叶的启发，人们开始对超疏水现象进行研究，表面进行微米-纳米化处理，使得其表面具有类似荷叶的微米-纳米的分级粗糙结构。再将这种结构进行表面修饰改性，使得其表面能降低，从而制备获得具有仿荷叶效应的超疏水界面。根据Wenzel和Cassie界面润湿模型，增加表面的粗糙度会使得本身疏水的界面更加疏水、本身亲水的界面更加亲水。
目前超疏水领域的瓶颈问题是机械稳定性较差。大部分制备的超疏水表面，包括荷叶本身，很难经受外界的冲击：表面的微-纳米结构很容易被外界轻刮、水滴冲击，甚至是手指轻轻刮擦所破坏，从而失去对水的极度排斥性。因此，制备出具有机械稳定性能的超疏水界面，对其实际工业化生产应用具有极大的意义。目前制备的耐外界冲击超疏水涂层，大部分都是在柔性基底，如海绵、织物材料上，通过沉积、引入一些纳米粒子，实现的超疏水。在这种情况下，其基材本身就对微-纳米结构起到一定的保护作用，在受到外力时候可以减少其与外界的直接冲击，从实现一定程度的耐磨损性能。对于耐冲击超疏水涂层来说，只有在刚性基底材料上制备，才具备真正意义的机械稳定性能。
欧俊飞等在铝基底上，通过制备氧化涂层，得到了具有一定耐磨性能的超疏水涂层(Ou,J.；Hu,W.；Liu,S.；Xue,M.；Wang,F.；Li,W.ACS Appl.Mater.Interfaces 2013,5,10035-10041)，步骤如下：(1)用硝酸和十六烷基三甲基溴化铵，在铜基底上进行腐蚀；(2)将步骤(1)中的基底用氢氧化钠和过硫酸铵进行再次腐蚀；(3)将上述基底放入十七氟癸基三乙氧基硅烷溶液中进行表面改性。实验发现：制备的超疏水界面，只能够抵御轻微的手指触碰，经过200#砂纸、载荷2kPa摩擦10cm以后，即失去超疏水特性。而且，涂层经过弯折10次，基本上失去疏水性。Dennis课题组在硅片上制备了超疏水涂层，能够在织物布料上摩擦25cm而不失去超疏水性(Xiu,Y.；Liu,Y.；Hess,D.W.；Wong,C.Nanotechnology 2010,21,155705.)。
发明内容
本发明的目的在于提供耐磨抗折弹性超疏水涂层及其制备方法，该涂层具有良好的耐磨性，磨损后的界面仍然具有超疏水特性，同时具备一定的弹性可以抵御外界的弯折。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种耐磨抗折弹性超疏水涂层，该涂层由改性纳米颗粒与PE复合而成。
改性纳米颗粒是经氟硅烷改性后的纳米氧化镍和纳米二氧化硅按重量比10～20：0.5～2组成的混合物，PE与改性纳米颗粒的重量比为1:10.5～22。
所述的耐磨抗折弹性超疏水涂层，由以下步骤来制备：
(1)将二氧化硅和氧化镍纳米颗粒分别在氟硅烷溶液中进行疏水改性处理；
(2)将步骤(1)制备进行超声处理、干燥、研磨得到改性纳米颗粒；
(3)将步骤(2)制备得到改性纳米颗粒与PE混合，放入溶剂中并加热进行混合；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液在不同基底上进行涂覆，干燥以后得到所需涂层。
其中，步骤(1)中，氟硅烷为FAS(十七氟癸基三乙氧基硅烷)，其溶液的摩尔浓度为0.03mol/L,二氧化硅粒径为20～70nm,氧化镍粒径为50～100nm。
步骤(3)中，PE、纳米氧化镍和纳米二氧化硅的重量比为1：10～20：0.5～2，溶剂为十氢化萘，加热温度为100～170℃，改性纳米颗粒和PE的总重量与溶剂的质量比为1：7.83～20.1。
步骤(4)中，涂覆通过将混合溶液直接倾倒至基材表面实现，干燥温度为80～100℃。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)以PE与改性纳米粒子混合，制备在不同基底材料上面，具有普遍的适应性；2)本发明制备的涂层具有抗磨损性能，材料经过磨损以后仍然具有超疏水的特性；3)本发明制备的涂层经过弯折以后，仍然具备良好的超疏水效果，可以抵御外界机械变形。
附图说明
图1为本发明实例1超疏水涂层的水滴接触角。
图2为本发明实例2超疏水涂层的水滴接触角。
图3为本发明实例3超疏水涂层的水滴接触角。
具体实施方式
本发明的一种耐磨抗折弹性超疏水涂层，该涂层由改性纳米颗粒与PE复合而成。其内部和表面具有微纳米二级分级多孔结构，可以实现对水的极度的排斥性，从而具有良好的超疏水特性。这种块涂层经过磨损以后，形成的新的表面仍具有以上优异应能。同时，经过多次弯折以后，仍然具备优异的超疏水特点。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明：
实施例1：
(1)将粒径为50nm的氧化硅，100nm的氧化镍颗粒，放入0.03mol/L氟硅烷中进行改性；
(2)将步骤(1)制备进行超声处理、干燥、研磨得到纳米颗粒混合物；
(3)PE、纳米氧化镍和纳米二氧化硅的重量比为1：20：0.5，所用溶剂为十氢化萘，加入溶质总重量与溶剂的质量比为1：18，温度为150℃。
(4)将步骤(3)制备的混合溶液在铜基底上进行涂覆，干燥以后得到所需涂层。
制备得到的超疏水涂层，水滴接触角为157°，如图1所示；弯折30次以后，涂层仍然具备超疏水特性；经过200#砂纸、载荷2kPa摩擦6m以后，涂层失去超疏水性能。
实施例2：
(1)将粒径为60nm的氧化硅，80nm的氧化镍颗粒，放入0.03mol/L氟硅烷中进行改性；
(2)将步骤(1)制备进行超声处理、干燥、研磨得到纳米颗粒混合物；
(3)PE、纳米氧化镍和纳米二氧化硅的重量比为1：10：1，所用溶剂为十氢化萘，加入溶质总重量与溶剂的质量比为1：20，温度为140℃。
(4)将步骤(3)制备的混合溶液在铝基底上进行涂覆，干燥以后得到所需涂层。
制备得到的超疏水涂层，水滴接触角为152°，如图2所示；弯折30次以后，涂层仍然具备超疏水特性；经过200#砂纸、载荷2kPa摩擦7m以后，涂层失去超疏水性能。
实施例3：
(1)将粒径为40nm的氧化硅，70nm的氧化镍颗粒，放入0.03mol/L氟硅烷中进行改性；
(2)将步骤(1)制备进行超声处理、干燥、研磨得到纳米颗粒混合物；
(3)PE、纳米氧化镍和纳米二氧化硅的重量比为1：15：1，所用溶剂为十氢化萘，加入溶质总重量与溶剂的质量比为1：16，温度为120℃。
(4)将步骤(3)制备的混合溶液在钢材基底上进行涂覆，干燥以后得到所需涂层。
制备得到的超疏水涂层，水滴接触角为155°，如图3所示；弯折30次以后，涂层仍然具备超疏水特性；经过200#砂纸、载荷2kPa摩擦2m以后，涂层失去超疏水性能。
Claims (6)
1.一种耐磨抗折弹性超疏水涂层，其特征在于，该涂层由改性纳米颗粒与PE复合而成。
2.如权利要求1所述的耐磨抗折弹性超疏水涂层，其特征在于，改性纳米颗粒是经氟硅烷改性后的纳米氧化镍和纳米二氧化硅按重量比10～20：0.5～2组成的混合物，PE与改性纳米颗粒的重量比为1:10.5～22。
3.一种耐磨抗折弹性超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二氧化硅和氧化镍纳米颗粒分别在氟硅烷溶液中进行疏水改性处理；
(2)将步骤(1)制备进行超声处理、干燥、研磨得到改性纳米颗粒；
(3)将步骤(2)制备得到改性纳米颗粒与PE混合，放入溶剂中并加热进行混合；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液在不同基底上进行涂覆，干燥以后得到所需涂层。
4.如权利要求3所述的耐磨抗折弹性超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，氟硅烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷，其溶液的摩尔浓度为0.03mol/L,二氧化硅粒径为20～70nm,氧化镍粒径为50～100nm。
5.如权利要求3所述的耐磨抗折弹性超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，PE、纳米氧化镍和纳米二氧化硅的重量比为1：10～20：0.5～2，溶剂为十氢化萘，加热温度为100～170℃，改性纳米颗粒和PE的总重量与溶剂的质量比为1：7.83～20.1。
6.如权利要求3所述的耐磨抗折弹性超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，涂覆通过将混合溶液直接倾倒至基材表面实现，干燥温度为80～100℃。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101456016A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 聚合物疏水表面的制备方法 |
| CN102239224A (zh) * | 2008-07-02 | 2011-11-09 | 微粉公司 | 用于制备耐用疏水和/或疏油表面的组合物和方法 |
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| CN101456016A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 聚合物疏水表面的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张佰恒等: "《2009年中国玻璃行业年会暨技术研讨会论文集》", 31 August 2009 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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