[發明專利]一種有機/無機雜化水下超疏油涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810904787.2
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN109011704B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 郝紅;董廣利;王君;劉建連;趙夏;段艷萍;李琳
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種有機/無機雜化水下超疏油涂層及其制備方法，將洗凈的基材進行氧化處理，然后沖洗并吹干，得到表面羥基化的基材；將甲基丙烯酸3?三甲氧基硅丙酯、聚合物單體以及溶有偶氮二異丁腈的四氫呋喃溶液加入到甲醇與異丙醇的混合液中，反應得到共聚物；向共聚物中加入無水乙醇和TEOS，然后將催化劑和無水乙醇混合后勻速逐滴加至混合液，加熱反應，反應結束后降至室溫，制備得共聚物/二氧化硅乙醇溶液；采用浸漬提拉法將表面羥基化的基材從共聚物/二氧化硅乙醇溶液中以提拉出來，即得到有機/無機雜化水下超疏油涂層。本發明制備過程簡單、成本低、反應條件溫和，可大面積生產，在自清潔、石油運輸、油水分離等領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于特殊涂膜技術領域，具體涉及一種有機/無機雜化水下超疏油涂層及其制備方法。

背景技術

潤濕性是固體表面的重要特征之一，是一種較為常見的界面現象，主要由固體材料表面化學組成和特殊形貌共同起作用。而特殊潤濕性的固體材料在船舶防污、抗霧、微液滴操控、石油運輸、油水分離、自清潔、抗生物黏附、防腐蝕等領域具有良好的應用前景。

自然界中的荷葉上表面，由于存在特殊形貌以及疏水性的化學成分，可使水滴在其上表面表現出超疏水以及較小滾動角的效果，進而保持表面清潔，稱這一現象為“荷葉效應”。而荷葉的下表面，由于存在特殊形貌以及親水性的化學成分，可使油滴在其下表面表現出水下超疏油的效果，使其免受油污的污染。受此啟發，將親水性或疏水性的化學組成與特殊的微觀形貌相結合，制備出具有特殊潤濕性的固體材料表面，如超親水、超疏水、超雙親、超疏油、超雙疏、水下超疏油、超親水及水下超疏油表面等。水下超疏油表面是指在油/水/固三相體系，水下油接觸角＞150°的表面，在微液滴操控、抗生物黏附、自清潔、船舶防污以及石油運輸等領域具有良好的應用前景。

無機涂膜具有良好的熱穩定性、機械強度高、耐化學和生物侵蝕、易于清洗等優點，但存在質脆、加工成本高、大面積制備困難等缺點。有機高分子涂膜具有制膜過程相對簡單、成膜性好、柔韌度高等優點，但存在抗污染性差、機械強度差，不易清洗等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有機/無機雜化水下超疏油涂層及其制備方法，以克服上述現有技術存在的缺陷，本發明制備工藝簡單，反應條件溫和，成本低，可大面積生產，制得的產品具有良好水下超疏油特性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種有機/無機雜化水下超疏油涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：取基材進行清洗；

步驟2：將洗凈的基材浸于H₂SO₄和H₂O₂的混合溶液中進行氧化處理，氧化處理結束后采用蒸餾水沖洗，然后吹干，得到表面羥基化的基材；

步驟3：將甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯、聚合物單體、以及溶有偶氮二異丁腈的四氫呋喃溶液加入到甲醇與異丙醇的混合液中，在N₂保護下加熱反應，得澄清溶液，然后降至室溫，旋轉蒸發后，加入無水乙醚，冷藏過夜，移除上清液，將所得沉淀物干燥，即得共聚物；

所述聚合物單體為丙烯酰胺類、吡咯烷酮類、丙烯酸類、丙烯酸酯類或丙烯腈類；

步驟4：稱取共聚物，向其中加入無水乙醇和TEOS，攪拌溶解得混合液，然后將催化劑和無水乙醇混合后勻速逐滴加至混合液，加熱反應，反應結束后降至室溫，制備得共聚物/二氧化硅乙醇溶液；

步驟5：采用浸漬提拉法將表面羥基化的基材從共聚物/SiO₂乙醇溶液中以提拉出來，即得到有機/無機雜化水下超疏油涂層。

進一步地，步驟1中基材為玻璃、硅片、纖維片、金屬片或金屬氧化物片。