CN116924413A - 一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用，包括将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶；往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶；将所述二氧化硅湿凝胶进行常压干燥处理，得到块状超疏水二氧化硅气凝胶；将所述块状超疏水二氧化硅气凝胶经破碎过筛，得到超疏水纳米粉体材料，全过程无需特殊的设备，降低了制备难度，解决了现有的超疏水纳米粉体材料的制备难度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及涂料制备技术领域，尤其涉及一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用。
背景技术
自然界存在的超疏水表面是微纳结构协同效应与相关材料低表面自由能组合的结果。超疏水材料在防水/防污/油水分离等领域的应用十分广阔。一般而言，超疏水性表面可通过两种途径来实现：在疏水材料表面构建微-纳粗糙结构或在微-纳粗糙结构表面修饰低表面能物质。近年来研究人员陆续发展了刻蚀技术/模板技术/自组装技术等构建超疏水性表面，但上述技术往往需要特殊的设备，过程比较复杂，大面积制备难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用，旨在解决现有的超疏水纳米粉体材料的制备难度大的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种超疏水纳米粉体材料制备方法，包括以下步骤：
将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶；
往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶；
将所述二氧化硅湿凝胶进行常压干燥处理，得到块状超疏水二氧化硅气凝胶；
将所述块状超疏水二氧化硅气凝胶经破碎过筛，得到超疏水纳米粉体材料。
其中，所述将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶，包括：
将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂、酸性溶液按摩尔比1：3：2：0.0036，搅拌均匀1-5h，静置水解1-2h，得到二氧化硅溶胶。
其中，所述硅前驱体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或十三氟辛基三乙氧基硅烷；
所述酸性溶液为盐酸、乙酸或硝酸中的一种；
所述醇溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇中的一种。
其中，所述往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶，包括：
往所述二氧化硅溶胶中按体积比二氧化硅溶胶：氨水为5：1加入浓度为1mol/L氨水，搅拌处理5-10min，静置1-5min,得到二氧化硅湿凝胶。
其中，所述干燥处理为70℃干燥10-12h，然后在100℃干燥10-12h。
第二方面，本发明提供了一种超疏水纳米粉体材料的应用，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇混合，得到混合液；
在所述混合液中加入所述超疏水纳米粉体材料进行机械搅拌后超声震荡，得到超疏水分散液；
将所述超疏水分散液采用喷涂或刷涂方式涂覆于材料表面，得到超疏水透明薄膜涂层。
其中，所述将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇混合，得到混合液，包括：
将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇按质量比1：1：4混合均匀2-3小时。
其中，所述在所述混合液中加入所述超疏水纳米粉体材料进行机械搅拌后超声震荡，得到超疏水分散液，包括：
在所述混合液中加入质量百分比为1-2％的10-50nm超疏水二氧化硅纳米粉体材料，机械搅拌10-20min，再超声震荡10-15min，得到超疏水分散液。
第三方面，本发明提供了另外一种超疏水纳米粉体材料的应用，包括以下步骤：
将粉末涂料与所述超疏水纳米粉体材料机械混合搅拌,得到树脂混合粉；
采用静电喷涂方式将所述树脂混合粉末喷至材料表面，并经固定处理，得到超疏水粉末涂层。
其中，所述粉末涂料为质量比90-90％环氧型树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯或聚酯型树脂；
所述超疏水纳米粉体材料的粒径为50nm-50mm；
所述混合搅拌的时间为15-30min；
所述固定处理的固化温度为200-220℃，固化时间为30-60min。
本发明的一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用，通过将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶；往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶；将所述二氧化硅湿凝胶进行常压干燥处理，得到块状超疏水二氧化硅气凝胶；将所述块状超疏水二氧化硅气凝胶经破碎过筛，得到超疏水纳米粉体材料，全过程无需特殊的设备，降低了制备难度，解决了现有的超疏水纳米粉体材料的制备难度大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种超疏水纳米粉体材料的制备方法的流程图。
图2是本发明提供的一种超疏水纳米粉体材料的应用的流程图。
图3是本发明提供的另外一种超疏水纳米粉体材料的应用的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，第一方面，本发明提供一种超疏水纳米粉体材料制备方法，包括以下步骤：
S1将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶；
具体的，将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂、酸性溶液按摩尔比1：3：2：0.0036，搅拌均匀1-5h，静置水解1-2h，得到二氧化硅溶胶。所述硅前驱体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或十三氟辛基三乙氧基硅烷；所述酸性溶液为盐酸、乙酸或硝酸中的一种；所述醇溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇中的一种。
S2往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶；
具体的，往所述二氧化硅溶胶中按体积比二氧化硅溶胶：氨水为5：1加入浓度为1mol/L氨水，搅拌处理5-10min，静置1-5min,得到二氧化硅湿凝胶。
S3将所述二氧化硅湿凝胶进行常压干燥处理，得到块状超疏水二氧化硅气凝胶；
具体的，所述干燥处理为70℃干燥10-12h，然后在100℃干燥10-12h。
S4将所述块状超疏水二氧化硅气凝胶经破碎过筛，得到超疏水纳米粉体材料。
请参阅图2，第二方面，本发明提供了一种超疏水纳米粉体材料的应用，包括以下步骤：
S101将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇混合，得到混合液；
具体的，将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇按质量比1：1：4混合均匀2-3小时。
S102在所述混合液中加入所述超疏水纳米粉体材料进行机械搅拌后超声震荡，得到超疏水分散液；
具体的，在所述混合液中加入质量百分比为1-2％的10-50nm超疏水二氧化硅纳米粉体材料，机械搅拌10-20min，再超声震荡10-15min，得到超疏水分散液。
S103将所述超疏水分散液采用喷涂或刷涂方式涂覆于材料表面，得到超疏水透明薄膜涂层。
具体的，所述材料包括布料、玻璃或木板等材料。
请参阅图3，第三方面，本发明提供了另外一种超疏水纳米粉体材料的应用，包括以下步骤：
S201将粉末涂料与所述超疏水纳米粉体材料机械混合搅拌,得到树脂混合粉；
具体的，所述粉末涂料为质量比90-90％环氧型树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯或聚酯型树脂；所述超疏水纳米粉体材料的粒径为50nm-50mm；所述混合搅拌的时间为15-30min。
S202采用静电喷涂方式将所述树脂混合粉末喷至材料表面，并经固定处理，得到超疏水粉末涂层。
具体的，所述固定处理的固化温度为200-220℃，固化时间为30-60min。该涂层具有自清洁、耐腐蚀及防冰防雾性能。
以上所揭露的仅为本发明一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种超疏水纳米粉体材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶；
往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶；
将所述二氧化硅湿凝胶进行常压干燥处理，得到块状超疏水二氧化硅气凝胶；
将所述块状超疏水二氧化硅气凝胶经破碎过筛，得到超疏水纳米粉体材料。
2.如权利要求1所述的超疏水纳米粉体材料制备方法，其特征在于，
所述将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂和酸性溶液搅拌后静置，得到二氧化硅溶胶，包括：
将硅前驱体与蒸馏水、醇溶剂、酸性溶液按摩尔比1：3：2：0.0036，搅拌均匀1-5h，静置水解1-2h，得到二氧化硅溶胶。
3.如权利要求2所述的超疏水纳米粉体材料制备方法，其特征在于，
所述硅前驱体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或十三氟辛基三乙氧基硅烷；
所述酸性溶液为盐酸、乙酸或硝酸中的一种；
所述醇溶剂为无水乙醇、甲醇或异丙醇中的一种。
4.如权利要求1所述的超疏水纳米粉体材料制备方法，其特征在于，
所述往所述二氧化硅溶胶加入氨水搅拌后静置，得到二氧化硅湿凝胶，包括：
往所述二氧化硅溶胶中按体积比二氧化硅溶胶：氨水为5：1加入浓度为1mol/L氨水，搅拌处理5-10min，静置1-5min,得到二氧化硅湿凝胶。
5.如权利要求4所述的超疏水纳米粉体材料制备方法，其特征在于，
所述干燥处理为70℃干燥10-12h，然后在100℃干燥10-12h。
6.一种超疏水纳米粉体材料的应用，采用权利要求1所述的超疏水纳米粉体材料制备方法制备超疏水透明薄膜涂层，其特征在于，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇混合，得到混合液；
在所述混合液中加入所述超疏水纳米粉体材料进行机械搅拌后超声震荡，得到超疏水分散液；
将所述超疏水分散液采用喷涂或刷涂方式涂覆于材料表面，得到超疏水透明薄膜涂层。
7.如权利要求6所述的超疏水纳米粉体材料的应用，其特征在于，
所述将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇混合，得到混合液，包括：
将硅烷偶联剂KH560、十三氟辛基三乙氧基硅烷与无水乙醇按质量比1：1：4混合均匀2-3小时。
8.如权利要求7所述的超疏水纳米粉体材料的应用，其特征在于，
所述在所述混合液中加入所述超疏水纳米粉体材料进行机械搅拌后超声震荡，得到超疏水分散液，包括：
在所述混合液中加入质量百分比为1-2％的10-50nm超疏水二氧化硅纳米粉体材料，机械搅拌10-20min，再超声震荡10-15min，得到超疏水分散液。
9.一种超疏水纳米粉体材料的应用，采用权利要求1所述的超疏水纳米粉体材料制备方法制备超疏水粉末涂层，其特征在于，包括以下步骤：
将粉末涂料与所述超疏水纳米粉体材料机械混合搅拌,得到树脂混合粉；
采用静电喷涂方式将所述树脂混合粉末喷至材料表面，并经固定处理，得到超疏水粉末涂层。
10.如权利要求9所述的超疏水纳米粉体材料的应用，其特征在于，
所述粉末涂料为质量比90-90％环氧型树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯或聚酯型树脂；
所述超疏水纳米粉体材料的粒径为50nm-50mm；
所述混合搅拌的时间为15-30min；
所述固定处理的固化温度为200-220℃，固化时间为30-60min。
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