CN108641050A - 一种水性超疏水材料的制备方法 - Google Patents

一种水性超疏水材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108641050A
CN108641050A CN201810492726.XA CN201810492726A CN108641050A CN 108641050 A CN108641050 A CN 108641050A CN 201810492726 A CN201810492726 A CN 201810492726A CN 108641050 A CN108641050 A CN 108641050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica
water
hydrophobic material
super hydrophobic
aqueous super
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810492726.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张旭
赵月华
王小梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201810492726.XA priority Critical patent/CN108641050A/zh
Publication of CN108641050A publication Critical patent/CN108641050A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F292/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16—Aqueous medium
    • C08F2/22—Emulsion polymerisation
    • C08F2/24—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/26—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents anionic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D151/00—Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D151/10—Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers grafted on to inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1606—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the anti-fouling agent
    • C09D5/1637—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/77—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof
    • D06M11/79—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with silicon or compounds thereof with silicon dioxide, silicic acids or their salts
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • D06M15/277—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof containing fluorine
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/10—Repellency against liquids
    • D06M2200/12—Hydrophobic properties

Abstract

本发明为一种水性超疏水材料的制备方法。该方法包括：(1)利用硅烷偶联剂对二氧化硅表面进行改性，形成表面带有双键的二氧化硅；(2)利用乳液聚合的方法在表面接枝上疏水的聚合物长链，制备出一种水性超疏水材料。该聚合物在玻璃化转变温度以上，聚合物链开始运动，链与链之间会相互缠结，材料微球和微球之间结合更加紧密，因此纳米颗粒不易脱落，增加了材料的耐磨性，避免了使用粘合剂带来的不足。本发明采用乳液聚合的方法，避免用有机溶剂，对环境污染小，成本低，制备过程简单。

Description

一种水性超疏水材料的制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及有机、无机以及高分子材料领域，具体涉及一种水性超疏水材料的制备方法。
背景技术
早在20世纪人们就发现荷叶表面微米尺度的粗糙结构是其具有疏水性与自清洁功能的关键。2002年江雷研究组[L.Jiang,et al.Adv.Mater.,2002,14,1857.]发现在荷叶表面微米结构的乳突上还存在着纳米结构,认为微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起表面强疏水性的根本原因。该研究组发表在2004年Nature上的报告揭开了水黾能够在水面上飞行的秘密 [L.Jiang,et al.Nature,2004,432,36.]。当材料表面对水的接触角大于150°、滚动角小于10°时，我们称此材料具有超疏水性。这种具有特殊润湿性能的超疏水涂料在防冰覆、防腐蚀[Q.Liu, et al.J.Electro.chem.Soc.,2016,163:213.]、自清洁及油水分离[Y.Chen,et al.Appl.Surf.Sci., 2015,335:107.]等方面具有重要的应用。因此，近年来超疏水材料的制备越来越受到人们的关注。
具备超疏水效果的表面通常具有两个条件：一个是表面具有一定的粗糙度，即微纳结构；另一个是在粗糙表面上修饰低表面能物质。常用的方法有：刻蚀法、溶胶凝胶法、模板法等。例如，Huang等人采用NaOH溶液刻蚀铝合金表面，构造出鳞片状微纳米结构，通过低表面能物质修饰后，其对水的接触角达到了156°[Y.Huang,et al.Appl.Surf.Soc.,2015,356:1012.]； Lee等人用溶胶凝胶的办法在硅铝合金表面形成具有纳米突起的SiO2薄膜，并用低表面物质修饰SiO2得到超疏水表面[J.W.Lee,et al.Mater.Lett.,2016,168:83.]；Zhang等人用烟灰做模板制备出接触角高达160°的超疏水纸[J.H.Zhang,et al.RSC Adv.,2016,6:12862.]。可规模化、低成本制备，方便使用，同时具有耐摩擦性能的超疏水涂层是当前超疏水材料发展的主要方向。
聚合物/无机复合材料由于其具有独特的性能在各个领域中广泛取代传统材料。其中，制备二氧化硅/聚合物复合材料并将其应用于超疏水领域已成为研究的热点。但是目前制备的超疏水材料主要是利用有机溶剂如甲醇、乙醇或乙酸乙酯溶解低表面能材料(LSEM)，一旦放大生产有机溶剂会造成巨大的环境问题。其次，当前技术中这些材料的微粒之间仅仅是物理作用，微粒之间的结合力比较差，因此纳米颗粒很容易脱落，导致材料的附着力差。目前主要是通过加粘合剂来达到增加微粒间结合力的，但该方法存在一些不足，添加太少，不足以增加微粒间的结合力；添加过多，会造成相分离，也会掩盖材料表面的微纳结构，达不到超疏水的效果。
发明内容
本发明针对当前技术中存在的耐久性能差、粘合剂与纳米颗粒难以适量调配以及污染环境等不足，提供一种水性超疏水材料的制备方法。本发明在乳液聚合步骤中，由于乳化剂和单体选择对接枝量有重要的影响，且乳化剂对单体的乳化效果直接影响单体接枝到二氧化硅表面的量，故选择了甲基丙烯酸十七氟壬酯、甲基丙烯酸十七氟癸酯、甲酯丙烯酸十二氟庚酯等低表面能单体的物质；接枝上聚合物长链，利用疏水聚合物在玻璃化转化温度以上，聚合物链开始运动，链与链之间会相互缠结，材料的微球和微球之间结合更加紧密，因此纳米颗粒不易脱落，增加了材料的耐磨性。本发明制备操作简单、成本低廉，无需昂贵设备及严苛工艺条件，具有优异、稳定的超疏水性能，并且所得到的超疏水材料附着力好，具有良好的工业发展应用前景。
本发明的技术方案是：
一种水性超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：
1)二氧化硅(粒径为10～100nm)的表面改性：
将二氧化硅分散在乙醇中，超声分散30min后，将其加入到反应器中，再加入氨水、硅烷偶联剂和水，室温下机械搅拌反应48h，反应结束后，将产物用乙醇洗涤多次，离心沉淀，真空干燥后，得到表面带有双键的二氧化硅；
其中，物料质量比为二氧化硅：乙醇：氨水：水：硅烷偶联剂＝1-100：1-1000：1-100： 1-100：1-100；氨水的质量分数为25～28％；
所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
2)对改性后二氧化硅的表面接枝反应：
在反应器中加入水、改性的二氧化硅、碳酸氢钠(NaHCO3)、乳化剂，超声分散30min，在氩气保护下将单体滴加入到反应体系中，乳化30min，将体系温度升至80℃后，将引发剂溶液滴加至反应体系中，机械搅拌，反应16～24h后，停止反应，得到不同接枝量的水性超疏水材料；
其物料配比为质量比改性二氧化硅：水：单体：乳化剂：引发剂溶液＝1-10：1-1000：1-10： 0.01-1：1-10；100mL的水中加入0.10～0.24g的碳酸氢钠(NaHCO3)；引发剂溶液的浓度为10mL 的水中溶有0.01～0.30g的引发剂；
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢的一种；乳化剂为十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、OP-10和曲拉通(TX-100)中的一种或几种；单体为甲基丙烯酸十七氟壬酯、甲基丙烯酸十七氟癸酯和甲酯丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种。
所述的水性超疏水材料的应用，包括以下步骤：
将所述的水性超疏水材料加入到水中配制成分散液，将分散液喷涂与基体材料表面上，将其放在135～145℃温度下烘干，待涂层中的水挥发完全后，即构成超疏水涂层；
所述的物料质量比为水性超疏水材料：水＝1：10-1000；每平方米基体表面喷涂25～35g 分散液。
所述的基体材料为木材、金属、水泥、织物、塑料或玻璃。
本发明的实质性特点为：
当前制备的超疏水材料主要是利用添加粘合剂来增加微粒之间的结合力，粘合剂的添加量难以控制，添加过少，达不到效果，添加过多，会产生相分离，影响材料疏水效果。再者制备的超疏水材料主要是利用有机溶剂如甲醇、乙醇或乙酸乙酯溶解低表面能材料(LSEM)，一旦放大生产有机溶剂会造成巨大的环境问题。本发明对二氧化硅微粒进行表面接枝，接枝上聚合物长链，利用疏水聚合物在玻璃化转变温度以上，聚合物链开始运动，链与链之间会相互缠结，材料的微球和微球之间结合更加紧密，因此纳米颗粒不易脱落，增加了材料的耐磨性，避免了使用粘合剂带来的不足。再者采用乳液聚合，用水作为分散剂，避免用有机溶剂，环保安全，过程简单。
本发明的有益效果为：
(1)本发明可涂覆于多种常用材料表面，涂料制备方法简洁，且获得的超疏水表面具有优异的稳定性，故本发明制备的水性超疏水材料在许多领域具有良好的应用前景。
(2)本发明的水性超疏水材料的适用性强，木材、金属、建筑内外墙、织物、塑料、玻璃表面都可以涂敷，具有超强的防水防污效果。
(3)本发明在使用过程中，枝状结构对涂料的稳定性具有很大贡献，微球表面具有许多长的聚合物链，当材料在玻璃化转变温度以上时，聚合物链处于运动状态，链与链相互缠结，使微球与微球结合更加紧密，从而增加了超疏水材料的附着力，避免了添加粘合剂不均匀带来的问题。本发明所得涂层的静态接触角大于150°，滚动角小于5°，达到超疏水效果。
(4)本发明符合现今公认的Cassie-Baxter模型，本发明中水性超疏水材料的制备操作简单、成本低廉，无需昂贵设备及严苛工艺条件，无需复杂操作，无需复杂设备，且具有优异、稳定的超疏水性能，并且所得到的超疏水材料附着力好，具有良好的工业发展应用前景。
附图说明:
图1：水性超疏水材料的制备流程图；
图2：实施例1中二氧化硅的电镜照片，其中右上角插图为该涂层的静态接触角测试照片；
图3：实施例1中改性后二氧化硅的电镜照片，其中右上角插图为该涂层的静态接触角测试照片，最大静态接触角达到66.8；
图4：实施例1中接枝量为接枝后二氧化硅的电镜照片，其中右上角插图为该涂层的静态接触角测试照片，最大静态接触角达到170.3°；
图5：实施例1中材料经过140°高温处理后的电镜照片，其中右上角插图为该涂层的静态接触角测试照片，最大静态接触角达到166.2°；
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步描述；
本发明所述的二氧化硅(粒径为10～100nm)为公知产品，本领域普通技术人员可以通过市售或者公知方法制备而得。
本发明制备流程如附图1所示，先利用硅烷偶联剂对二氧化硅(粒径为10～100nm)表面进行改性，形成表面带有双键的二氧化硅，然后利用乳液聚合的方法在表面接枝疏水的聚合物长链，制备出了枝状的水性超疏水材料。
实施例1：
接枝量为52.3％的材料的制备
(1)二氧化硅(粒径为10～100nm)的改性
取2g二氧化硅分散在200ml的乙醇中，超声分散30min，再加入10ml双蒸水、2ml氨水(质量分数为25～28％)和6g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，搅拌转速控制在300r/min，室温下反应48h后停止反应，将产物用乙醇洗涤数次，真空干燥后，得到表面改性的二氧化硅。
附图2是用型号为FEI Nano SEM 450电子扫描电镜扫描二氧化硅得到的，图3是改性后二氧化硅的电镜图。从附图2和3中可以看出改性前后的二氧化硅在形貌上没有明显变化，改性后的二氧化硅上有疏水的硅烷偶联剂，接触角数据变化明显，由17.7°变为66.8°，证明了改性的成功发生。
(2)采用乳液聚合的方法对改性二氧化硅进行表面接枝反应
将干燥的1g改性后的二氧化硅分散在100ml的双蒸水中，依次加入0.24g碳酸氢钠(NaHCO3)、0.06g十二烷基磺酸钠(SDS)，超声分散30min，加入到反应容器中，油浴加热至80℃，通入氩气，机械搅拌，而后向反应体系中加入2g甲基丙烯酸十二氟庚酯，乳化30min，将0.04g过硫酸钾溶于10mL水中，溶解完全后滴加到前面的反应器中，1h滴完，搅拌转速250r/min，80℃恒温反应16h，将所得乳液静置，利用TGA(热重分析)得到接枝量为 52.3％的水性超疏水材料；
附图4是用型号为FEI Nano SEM 450电子扫描电镜扫描接枝后的二氧化硅的电镜图，其接触角为170.3°，附图5是材料经过140℃加热处理后的电镜图，其接触角为166.2°，从附图4和5中可以看出，材料经140℃加热处理后，形貌不像处理前那么松散，材料之间更加紧密。主要是因为疏水聚合物在加热到玻璃化转变温度以上，聚合物链开始运动，链与链之间会相互缠结，材料的微球和微球之间结合更加紧密。将该材料加入到水中，配制成质量分数为2％的分散液，将30g分散液，将其喷涂在一平方米春亚纺布上，在140℃下烘干后，用磨耗仪对其进行耐磨性测试，在压力250g下，测其耐磨性曲线，其在600圈后接触角仍大于150°，保持其超疏水效果。
实施例2：
接枝量为60.4％的材料的制备
(1)二氧化硅改性同实施案例一步骤(1)
(2)乳液聚合对改性二氧化硅进行表面接枝反应
将干燥的1g的改性二氧化硅分散在100ml的双蒸水中，超声分散30min，依次加入0.24g 碳酸氢钠(NaHCO3)、0.13g十二烷基磺酸钠(SDS)，超声分散30min，加入到反应器中，油浴加热至80℃，通入氩气，机械搅拌，搅拌转速250r/min，而后向反应体系中加入4g甲基丙烯酸十二氟庚酯，乳液30min，将0.08g过硫酸钾溶于10ml水中，溶解完全后滴加到反应体系中去，1h滴完，80℃恒温反应18h，将所得乳液静置，得到接枝量为60.4％的水性超疏水材料；将该材料加入到水中，配制成质量分数为2％的分散液，将30g分散液，将其喷涂在一平方米春亚纺布上，在140℃下烘干后，用磨耗仪对其进行耐磨性测试，在压力250g下，测其耐磨性曲线，其在800圈后接触角仍大于150°，保持其超疏水效果。
实施例3：
接枝量为65.9％的材料的制备
(1)二氧化硅改性同实施案例一步骤(1)
(2)乳液聚合对改性二氧化硅进行表面接枝反应
将干燥的1g改性后的二氧化硅分散在100ml的双蒸水中，依次加入0.24g碳酸氢钠(NaHCO3)、0.20g十二烷基苯磺酸钠(SDS)，超声分散30min，加入到反应器中，油浴加热至80℃，通入氩气，机械搅拌，而后向反应体系中加入6g甲基丙烯酸十二氟庚酯，乳液30min，将0.12g过硫酸钾溶于10mL水中，溶解完全后滴加到前面的反应器中，1h滴完，搅拌转速250r/min，80℃恒温反应20h，将所得乳液静置，得到接枝量为65.9％的水性超疏水材料；将该材料加入到水中，配制成质量分数为2％的分散液，将30g分散液，将其喷涂在一平方米春亚纺布上，在140℃下烘干后，用磨耗仪对其进行耐磨性测试，在压力250g下，测其耐磨性曲线，其在900圈后接触角仍大于150°，保持其超疏水效果。
实施例四4：
接枝量为70.6％的材料的制备
(1)二氧化硅改性同实施案例一步骤(1)
(2)乳液聚合对改性二氧化硅进行表面接枝反应
将干燥的1g的改性二氧化硅分散在100ml的双蒸水中，依次加入0.24g碳酸氢钠(NaHCO3)、0.26g十二烷基磺酸钠(SDS),超声分散30min，加入到反应器中，油浴加热至80℃，通入氩气，机械搅拌，而后向反应体系中加入8g甲基丙烯酸十二氟庚酯，乳液30min，将0.16g过硫酸钾溶于10mL水中，溶解完全后滴加到前面的反应器中，1h滴完，搅拌转速250r/min，80℃恒温反应22h，将所得乳液静置，得到接枝量为70.6％的水性超疏水材料将该材料加入到水中，配制成质量分数为2％的分散液，将30g分散液，将其喷涂在一平方米春亚纺布上，在140℃下烘干后，用磨耗仪对其进行耐磨性测试，在压力250g下，测其耐磨性曲线，其在600圈后接触角仍大于150°，保持其超疏水效果。
实施例5：
接枝量为81.2％的材料的制备
(1)二氧化硅改性同实施案例一步骤(1)
(2)乳液聚合对改性二氧化硅进行表面接枝反应
将干燥的1g改性后的二氧化硅分散在100ml的双蒸水中，依次加入0.24g碳酸氢钠(NaHCO3)、0.33g十二烷基磺酸钠(SDS)，超声分散30min，加入到反应器中，油浴加热至80℃，通入氩气，机械搅拌，而后向反应体系中加入10g甲基丙烯酸十二氟庚酯，乳化30min，将0.20g过硫酸钾溶于10mL水中，溶解完全后滴加到前面的反应器中，1h滴完，搅拌转速250r/min，80℃恒温反应24h，将所得乳液静置，得到接枝量为81.2％的水性超疏水材料；将该材料加入到水中，配制成质量分数为2％的分散液，将30g分散液，将其喷涂在一平方米春亚纺布上，在140℃下烘干后，用磨耗仪对其进行耐磨性测试，在压力250g下，测其耐磨性曲线，其在500圈后接触角仍大于150°，保持其超疏水效果。
本发明制备的水性超疏水材料利用疏水聚合物在玻璃化转变温度以上，聚合物链开始运动，链与链之间会相互缠结，材料的微球和微球之间结合更加紧密，因此纳米颗粒不易脱落，增加了材料的耐磨性，避免了使用粘合剂带来的不足。而且本发明采用乳液聚合的方法合成，避免用有机溶剂，对环境污染小，成本低，制备过程简单。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (4)

1.一种水性超疏水材料的制备方法，其特征为包括以下步骤：
1）二氧化硅(粒径为10~100nm)的表面改性：
将二氧化硅分散在乙醇中，超声分散30min后，将其加入到反应器中，再加入氨水、硅烷偶联剂和水，室温下机械搅拌反应48h，反应结束后，将产物用乙醇洗涤多次，离心沉淀，真空干燥后，得到表面带有双键的二氧化硅；
其中，物料质量比为二氧化硅：乙醇：氨水：水：硅烷偶联剂=1-100：1-1000：1-100：1-100：1-100；
所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基) 硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；
2）对改性后二氧化硅的表面接枝反应：
在反应器中加入水、改性的二氧化硅、碳酸氢钠（NaHCO3）、乳化剂，超声分散30min，在氩气保护下将单体滴加入到反应体系中，乳化30min，将体系温度升至80℃后，将引发剂溶液滴加至反应体系中，机械搅拌，反应16~24h后，停止反应，得到不同接枝量的水性超疏水材料；
其物料配比为质量比改性二氧化硅：水：单体：乳化剂：引发剂溶液=1-10：1-1000：1-100：0.01-1：1-100；100mL的水中加入0.10~0.24g的碳酸氢钠(NaHCO3)；引发剂溶液的浓度为10mL的水中溶有0.01~0.30g的引发剂；
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢和异丙苯过氧化氢的一种；
所述的乳化剂为十二烷基磺酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、OP-10和曲拉通（TX-100）中的一种或几种；单体为甲基丙烯酸十七氟壬酯、甲基丙烯酸十七氟癸酯和甲酯丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种。
2.如权利要求1中所述的水性超疏水材料的制备方法，其特征为所述的氨水的质量分数为25~28%。
3.如权利要求1所述的水性超疏水材料的应用，其特征为包括以下步骤：
将所述的水性超疏水材料加入到水中配制成分散液，将分散液喷涂与基体材料表面上，将其放在135~145℃温度下烘干，待涂层中的水挥发完全后，即构成超疏水涂层；
所述的物料质量比为水性超疏水材料：水=1：10-1000；每平方米基体表面喷涂25~35g分散液。
4.如权利要求1所述的水性超疏水材料的应用，其特征为所述的基体材料为木材、金属、水泥、织物、塑料或玻璃。
CN201810492726.XA 2018-05-22 2018-05-22 一种水性超疏水材料的制备方法 Pending CN108641050A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810492726.XA CN108641050A (zh) 2018-05-22 2018-05-22 一种水性超疏水材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810492726.XA CN108641050A (zh) 2018-05-22 2018-05-22 一种水性超疏水材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108641050A true CN108641050A (zh) 2018-10-12

Family

ID=63757516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810492726.XA Pending CN108641050A (zh) 2018-05-22 2018-05-22 一种水性超疏水材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108641050A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111330090A (zh) * 2020-03-02 2020-06-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种血液透析器的表面抗凝修饰方法及其应用
CN111375536A (zh) * 2020-03-31 2020-07-07 河北工业大学 一种具有储热能力的可喷涂超疏水涂层的制备方法
CN111777988A (zh) * 2020-05-29 2020-10-16 清华苏州环境创新研究院 一种疏水材料及其制备方法
CN112812646A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 浙江华昱科技有限公司 一种纳米复合防污涂料的制备方法
CN113462120A (zh) * 2021-08-20 2021-10-01 深圳市鑫俊通科技有限公司 一种自清洁硅胶键盘按键及其制备方法
WO2021202269A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 Sabic Global Technologies, B.V. Dense modified silica with silane compounds and methods of making and using same
CN114231113A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 武汉纺织大学 一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用
CN114262485A (zh) * 2022-03-03 2022-04-01 上海科进生物技术有限公司 一种改性高分子材料及其制备方法和应用
WO2023083144A1 (zh) * 2021-11-10 2023-05-19 中国石油大学(华东) 一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用
CN116285554A (zh) * 2023-03-13 2023-06-23 华南农业大学 一种耐冲击的透明超疏水涂层的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805434A (zh) * 2010-02-23 2010-08-18 厦门大学 超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料及其制备方法
CN106433364A (zh) * 2016-09-22 2017-02-22 南开大学 一种基于水性乳液的超疏水涂料及其制备方法和应用
CN107987675A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 杭州纳微生物化学有限公司 一种耐磨超疏水涂料组合物及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805434A (zh) * 2010-02-23 2010-08-18 厦门大学 超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料及其制备方法
CN106433364A (zh) * 2016-09-22 2017-02-22 南开大学 一种基于水性乳液的超疏水涂料及其制备方法和应用
CN107987675A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 杭州纳微生物化学有限公司 一种耐磨超疏水涂料组合物及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUEJUN CUIA ET AL.: "Synthesis and characterization of core–shell SiO2-fluorinated polyacrylate nanocomposite latex particles containing fluorine in the shell", 《COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111330090B (zh) * 2020-03-02 2022-04-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种血液透析器的表面抗凝修饰方法及其应用
CN111330090A (zh) * 2020-03-02 2020-06-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种血液透析器的表面抗凝修饰方法及其应用
CN111375536A (zh) * 2020-03-31 2020-07-07 河北工业大学 一种具有储热能力的可喷涂超疏水涂层的制备方法
CN111375536B (zh) * 2020-03-31 2022-05-03 河北工业大学 一种具有储热能力的可喷涂超疏水涂层的制备方法
WO2021202269A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 Sabic Global Technologies, B.V. Dense modified silica with silane compounds and methods of making and using same
CN111777988A (zh) * 2020-05-29 2020-10-16 清华苏州环境创新研究院 一种疏水材料及其制备方法
CN111777988B (zh) * 2020-05-29 2022-12-09 清华苏州环境创新研究院 一种疏水材料及其制备方法
CN112812646A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 浙江华昱科技有限公司 一种纳米复合防污涂料的制备方法
CN113462120A (zh) * 2021-08-20 2021-10-01 深圳市鑫俊通科技有限公司 一种自清洁硅胶键盘按键及其制备方法
WO2023083144A1 (zh) * 2021-11-10 2023-05-19 中国石油大学(华东) 一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用
CN114231113A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 武汉纺织大学 一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用
CN114262485A (zh) * 2022-03-03 2022-04-01 上海科进生物技术有限公司 一种改性高分子材料及其制备方法和应用
CN116285554A (zh) * 2023-03-13 2023-06-23 华南农业大学 一种耐冲击的透明超疏水涂层的制备方法
CN116285554B (zh) * 2023-03-13 2023-09-29 华南农业大学 一种耐冲击的透明超疏水涂层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108641050A (zh) 一种水性超疏水材料的制备方法
CN108641049A (zh) 一种无氟单体水性超疏水材料的制备方法
CN104449357A (zh) 一种透明超疏水涂层材料及其制备透明超疏水涂层的方法
CN104672962B (zh) 一种无机物超疏水涂料及其应用
CN106433364B (zh) 一种基于水性乳液的超疏水涂料及其制备方法和应用
CN103938432B (zh) 具有微纳结构的超疏水纤维素材料的制备方法
CN102140179B (zh) 苯乙烯接枝二氧化硅超疏水薄膜的制备方法
CN108192454B (zh) 一种水性丙烯酸酯聚合物/纳米粒子杂化物及基于其的疏水涂层和制备方法
CN103993423B (zh) 一种有机无机杂化纳米超疏水纤维膜的制备方法
CN107488244B (zh) 一种poss改性苯丙乳液共聚物、制备方法及应用
CN105131780B (zh) 含poss嵌段丙烯酸酯共聚物超疏水涂层及其制备方法
CN103724558B (zh) 一种草莓型结构的无机/有机含氟微球及其制备方法与应用
JP2014513174A (ja) 両疎媒性ブロックコポリマーおよびその用途
CN105419627A (zh) 一种超疏油涂层及其制备方法
CN107059469B (zh) 一种超疏水/超疏油纸及其制备方法
CN108752988A (zh) 一种超疏水硅溶胶及超疏水涂层的制备方法
CN103408705A (zh) 一种水性环氧树脂及超双疏涂层及其制备方法与应用
CN107915857B (zh) 一种柔性导电超疏水涂层及其制备方法
CN110922862A (zh) 一种纳米SiO2/改性环氧树脂超疏水涂层材料的制备方法
CN104893368B (zh) 包覆改性铝粉颜料、制备方法和用途
CN109985584B (zh) 一种可调控的草莓状二氧化硅-有机杂化复合微球的制备方法
CN104817856B (zh) 水性铝粉颜料、制备方法和用途
CN102532577A (zh) 一种利用超临界co2快速膨胀法制备超疏水表面的方法
CN112898477A (zh) 一种纳米二氧化硅改性无皂无氟阳离子聚丙烯酸酯防水剂的制备方法及应用
CN105732861B (zh) 聚合物多毛球、其制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181012