CN108997798A - 一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法 - Google Patents

一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将摩尔比为5～15:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，超声分散30～40min，得到二氧化钛‑二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为2～5:1；(2)向上述二氧化钛‑二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在80～100℃恒温条件下搅拌反应3～5h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应6～10h，冷却至室温；(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到一定厚度的薄膜后于150～200℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。本发明中的基于二氧化钛疏水膜疏水性能优异、重复性好。

Description

一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法
技术领域
本发明涉及疏水材料技术领域，特别是涉及一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法。
背景技术
材料表面的润湿性取决于材料的表面化学性质和微观结构，所谓超疏水表面是指与水的接触角大于150°的表面，滚动角小于10°。由于疏水材料在防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等方面具有广泛的应用前景，受到材料科学研究者的广泛关注。
虽然疏水材料在上述方面呈现出了优异的性质以及巨大的应用前景，但由于人工制备的疏水表面不同于自然界中的疏水表面，其疏水性能和重复性能相对较差。
为此，有必要针对上述问题，提出一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将摩尔比为5～15:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，超声分散30～40min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为2～5:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在80～100℃恒温条件下搅拌反应3～5h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应6～10h，冷却至室温；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到一定厚度的薄膜后于150～200℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
优选的，步骤(1)中，所述纳米二氧化钛颗粒和所述纳米二氧化硅纳米颗粒的摩尔比为10:1。
优选的，步骤(1)中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为3:1。
优选的，步骤(1)中，超声分散过程中的超声功率为500～900W。
优选的，步骤(2)中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为4～8:1。
优选的，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为5:1。
优选的，步骤(3)中，所述薄膜的厚度为0.5～3mm。
优选的，步骤(3)中，烘干固化温度为180℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的基于二氧化钛疏水膜疏水性能优异、重复性好，在室温条件下放置较长时间之后，仍能保持超疏水性能。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将摩尔比为5～15:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，超声分散30～40min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为2～5:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在80～100℃恒温条件下搅拌反应3～5h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应6～10h，冷却至室温；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到一定厚度的薄膜后于150～200℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
其中，步骤(2)中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为4～8:1，优选的，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为5:1；步骤(3)中，所述薄膜的厚度为0.5～3mm，优选的，所述薄膜的厚度为1.5mm。
下述以具体地实施例进行说明本发明中的基于二氧化钛疏水膜的制备方法。
实施例1
(1)将摩尔比为5:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，在超声功率为500的条件下超声分散30min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为2:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在80℃恒温条件下搅拌反应3h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应6h，冷却至室温，其中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为4:1；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到厚度为0.5mm的薄膜后于150℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
实施例2
(1)将摩尔比为10:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，在超声功率为700W的条件下超声分散35min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为3:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在90℃恒温条件下搅拌反应4h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应8h，冷却至室温，其中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为5:1；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到厚度为1.5mm的薄膜后于180℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
实施例3
(1)将摩尔比为15:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，在超声功率为900W的条件下超声分散40min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为5:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在100℃恒温条件下搅拌反应5h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应10h，冷却至室温，其中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为8:1；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到厚度为3mm的薄膜后于200℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
上述实施例1～3中的方法制备得到的基于二氧化钛疏水膜具有超疏水性能，通过对上述基于二氧化钛疏水膜采用接触角测试仪测试二氧化钛疏水膜的润湿性，结果表明，该基于二氧化钛疏水膜对水的润湿性的接触角为152～158°；对上述基于二氧化钛疏水膜进行重复性实验，结果表明，在室温条件下放置较长时间之后，该基于二氧化钛疏水膜仍能保持超疏水性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种基于二氧化钛疏水膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将摩尔比为5～15:1的纳米二氧化钛颗粒和纳米二氧化硅纳米颗粒加入一定量的无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，超声分散30～40min，得到二氧化钛-二氧化硅混合乳液，其中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为2～5:1；
(2)向上述二氧化钛-二氧化硅混合乳液加入硅烷偶联剂，在80～100℃恒温条件下搅拌反应3～5h，再加入一定量的氟碳树脂，于60℃水浴条件下磁力搅拌反应6～10h，冷却至室温；
(3)将表面处理干净金属基底浸入步骤(2)中所得产物中进行浸渍提拉镀膜，得到一定厚度的薄膜后于150～200℃烘干固化，得到基于二氧化钛疏水膜。
2.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米二氧化钛颗粒和所述纳米二氧化硅纳米颗粒的摩尔比为10:1。
3.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(1)中，所述无水乙醇与所述去离子水的体积之比为3:1。
4.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(1)中，超声分散过程中的超声功率为500～900W。
5.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(2)中，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为4～8:1。
6.根据权利要求5所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，所述二氧化钛-二氧化硅混合乳液与所述氟碳树脂的质量比为5:1。
7.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(3)中，所述薄膜的厚度为0.5～3mm。
8.根据权利要求1所述的基于二氧化钛疏水膜，其特征在于，步骤(3)中，烘干固化温度为180℃。
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