[發明專利]一種基于氟化二氧化硅顆粒的適用于各種軟硬質基底的超雙疏涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201910706226.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110484065B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 郭志光;李奇
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C09D127/16
• 分類號: C09D127/16;C09D7/62;D06M15/256;D06M11/79;D21H19/20;D21H19/14;D21H21/14;C08J7/04;C08J9/42;C03C17/28;C08L67/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 劉丹;朱必武

本發明涉及一種基于氟化二氧化硅顆粒的適用于各種軟硬質基底的超雙疏涂層的制備方法，基于溶膠?凝膠法以氟化的微納米二氧化硅構筑三維復合多級結構具有超疏水且超疏油特性的有機涂層。由于無基底依賴性，該涂層可以通過噴涂或浸涂的方式涂覆在各種軟質和硬質基底上并表現出良好的超疏液性能。表面能低至28.7mN/m的有機液體在涂覆有該圖層的表面上亦能維持球狀并且接觸角維持于150°以上。當動態液滴以一定速度撞擊平放表面時，液滴以餅狀形式在表面彈跳直至動能耗盡，在傾斜表面上液滴亦可以小于10°的滾動角在表面滾動或以彈跳的方式離開表面。即使經高溫、酸堿等苛刻條件處理后，涂覆的表面仍表現出良好的自清潔和抗污功能。

技術領域

本發明屬于耐用超雙疏涂層的制備技術領域，特別涉及基于氟化二氧化硅顆粒的適用于各種軟硬質基底的超雙疏涂層的制備方法。

背景技術

自然環境中的人造表面由于較低的抗潤濕性極易被固態或液態流體所污染，各種污染所帶來的對表面的破壞大多為不可逆并且修復代價高昂，因此，近年來受啟發于自然界中各種動植物表面的高抗潤濕性，仿生抗潤濕性材料的理論和應用都得到了學術界和工業界的廣泛關注，已有多種人造抗潤濕性表面已被成功制備。其中，超雙疏表面是備受關注的對象之一也是最有應用前景的方向之一。超雙疏表面指對于水滴與低表面能油滴均具有大于150°接觸角和小于10°滾動角的表面。相比于傳統的超疏水表面，超雙疏表面在流體控制、自清潔抗污、液體運輸等方面具有更加廣泛的應用。

通過極低表面能修飾劑的化學修飾降低基底的表面能并精細的構筑粗糙結構是制備超雙疏表面的一般方法。本發明中采用微納米兩種粒徑的二氧化硅顆粒來構筑多級復合粗糙結構并輔以3-胺丙基三乙氧基硅烷和全氟辛酸降低表面能，以聚偏氟乙烯-六氟丙烯增強顆粒與基底之間的粘附力并進一步降低表面能，這既保證了表面結構的穩定性也使表面更易于抗低表面能液體的潤濕。選用簡單易行的噴涂和浸涂的方式將涂層涂覆于基底表面上，這方便于大規模制備生產該種超雙疏表面。基于此，本發明所制備的耐用超雙疏涂層可實現水滴和油滴的高抗潤濕性，有利于豐富超雙疏表面的制備方法和拓展超疏液表面在流體控制、防污等方面的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于氟化二氧化硅顆粒的適用于各種軟硬質基底的超雙疏涂層的制備方法。

實現本發明目的的技術方案是：一種基于氟化二氧化硅顆粒的適用于各種軟硬質基底的超雙疏涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

A.二氧化硅溶膠制備：將納米二氧化硅和微米二氧化硅按一定的比例混合后分散于一定量的乙醇溶液中并磁力攪拌一段時間，然后將一定量的3-胺丙基三乙氧基硅烷加入到混合溶液中常溫磁力攪拌一段時間，最后將一定量的全氟辛酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺分別加入到混合溶液中并在一定溫度下反應一段時間，即可得到粒子溶膠；

B.固態氟化粒子制備：將得到的溶膠冷卻至常溫并以離心分離出固體顆粒，用乙醇清洗兩遍以洗去多余的溶劑和未反應的修飾劑，在一定溫度下烘干；

C.超雙疏涂層制備：將一定量聚偏氟乙烯-六氟丙烯磁力攪拌溶于一定量的N,N-二甲基甲酰胺中并向其中加入定量的正辛胺，向溶液中加入一定量的氟化二氧化硅顆粒，磁力攪拌一段時間得到淺黃色混合溶液；

D.超雙疏表面制備：將基底材料浸泡于乙醇和丙酮混合溶液中超聲處理一定時間后烘干備用，將適量的淺黃色混合溶液加入到噴槍里，噴涂到硬質基底上，采用浸涂的方式在軟質基底上涂覆涂層。

進一步的，步驟A中，原料質量份數比例為：二氧化硅:3-胺丙基三乙氧基硅烷:全氟辛酸:1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺為20:5:5:1，乙醇溶液的用量與二氧化硅的比例為20ml:1g，二氧化硅選用不同比例的納米二氧化硅與微米二氧化硅的組合。

進一步的，步驟A中，選用的納米二氧化硅與微米二氧化硅按質量比分別為4:0，3:1，2:2，1:3。