[發明專利]一種透明超疏熱水熱油涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201510948647.1
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105562314B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 楊俊
• 申請（專利權）人: 上海必定化工有限公司
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D1/12
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種透明超疏熱水熱油涂層的制備方法，以碳納米管為模板，通過有機硅烷表面交聯修飾，在碳納米管表面構建殼層并將碳納米管進行交聯形成交聯網絡結構，再通過熱處理去除碳納米管模板及有機硅烷的官能團，形成透明交聯的微納結構；然后通過液相法采用低濃度全氟烷基硅烷對涂層進行均勻修飾，在賦予其超雙疏性能的同時保證其透明性。經檢測，本發明制得的涂層對水和正十六烷的接觸角大于155°，滾動角小于5°；沸水和80℃正十六烷的接觸角大于150°，滾動角小于10°。涂層在可見光區的透光率大于70%。具有優異的穩定性、透明性和超疏熱水熱油性，適于各種耐高溫基底材料表面透明超疏熱水熱油涂層的制備。

技術領域

本發涉及一種超雙疏表面的制備，尤其涉及一種透明超疏熱水熱油涂層的制備方法，屬于表面涂層制備技術領域。

背景技術

受荷葉自清潔效應的啟發，近年來仿生超疏水、超疏油涂層快速發展。超雙疏涂層是指水滴和油滴在其表面接觸角大于150°，滾動角低于10°的表面。相對于超疏水涂層，超雙疏涂層制備難度較大，這主要是由于有機液體的表面能比水低很多。因此，超雙疏涂層的構筑依賴于對表面微納結構更精細的調控和采用基底表面能的新材料。現有超雙疏涂層的制備方法普遍存在涂層疏油性、穩定性差、制備方法復雜昂貴等問題（CN00103573、CN102427083A、CN200810183392、Science 2007, 318, 1618）。

為了保證較好的超雙疏性能，需要對超雙疏涂層的微納結構進行精細的調控且難度較大，這往往會引起涂層表面光的強烈散射，導致超雙疏涂層的透明性較差。因此，雖然透明超疏水涂層取得了較快發展，但是透明超雙疏涂層依然發展緩慢。2012年，Vollmer等人首先通過模板法制備了透明超雙疏涂層（Science，2012, 335, 67），引起了廣泛關注，但國內外有關透明超雙疏涂層的專利極少。專利CN201210306038以炭黑為模板，結合低表面能修飾，制備了透明超雙疏涂層；專利CN103555012A以不同尺寸的二氧化硅構建微納結構，再進行低表面能修飾，制備了透明超雙疏涂層；專利CN201310345226和CN201310345228以二氧化硅和含氟聚合物制備了透明超雙疏涂層。然而，現有超雙疏涂層普遍存在疏油性差（只對表面能大于32.5 mN m^-1的有機液體具有較低的滾動角）、透明度低和方法復雜等問題。

現有超雙疏涂層僅對室溫下的水和有機液體具有較高的接觸角和較低的滾動角，但高溫液體極易在表面粘附。這主要是由于高溫液體的表面能進一步降低，且其蒸汽會在超雙疏涂層的微納結構中冷凝，引起固液界面接觸面積增加，從而導致液滴在表面的粘附。目前，超疏熱水熱油的涂層國內外尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種透明超疏熱水熱油涂層的制備方法，以解決現有超雙疏涂層透明性差和疏熱水熱油性能差的問題。

本發明透明超疏熱水熱油涂層的制備，包括以下工藝步驟：

（1）有機硅烷交聯改性的碳納米管穩定懸浮液的制備：將碳納米管超聲分散于醇-水混混合體系中，依次加入有機硅烷和催化劑，磁力攪拌下室溫水解縮合反應0.5~12 h，形成有機硅烷交聯改性的碳納米管穩定懸浮液。

醇-水混合體系中，醇與水的體積比為25:1~4:1。其中醇可以是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、甘油中的至少一種。

碳納米管采用單壁碳納米管或/和直徑1~100 nm的多壁碳納米管，碳納米管在醇-水混混合體系中的質量百分數0.02%~0.5%。

有機硅烷為正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、環氧丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、甲氧基硅烷中的至少一種，有機硅烷在醇-水混混合體系中的體積百分數為0.02%~0.5%。