[发明专利]一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，其特征在于：该超疏水性复合膜由氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷与氨烃基改性纳米粒子组成。

2.根据权利要求1所述一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，其特征在于：所述超疏水性复合膜由氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷与氨烃基改性纳米粒子在溶液中通过氨基与羧基之间的静电作用形成聚集体，然后采用浸渍法使聚集体负载在棉纤维织物表面。

3.根据权利要求1所述一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，其特征在于：所述氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷为梳状结构，分子结构如式(I)：

式(I)中：R_f代表氟代脂肪烃基，R₁＝CH₃～C₁₈H₃₇或三氟丙基，R₂＝甲基或甲氧基，A＝CH₂CH₂或CH＝CH，m＝3～50，n＝2～20，p＝10～100，q＝0～300。

4.根据权利要求3所述一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，其特征在于：所述氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷在室温下黏度范围为500～10000mPa·s，羧值范围为0.2～0.8mmol/g。

5.根据权利要求1所述一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，其特征在于：所述氨烃基改性纳米粒子为氨烃基改性纳米二氧化硅、氨烃基改性纳米二氧化钛或具有1～8官能团的氨丙基改性多面体低聚倍半硅氧烷，氨烃基改性纳米粒子的平均粒径为20～200nm，氨烃基为氨丙基、N-β-氨乙基-γ-氨丙基或N，N-二甲基氨乙基，氨丙基改性多面体低聚倍半硅氧烷为八氨丙基八硅氧烷。

6.一种制备如权利要求1所述氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷溶于四氢呋喃中配制成质量百分比浓度为0.01～1％的溶液A；

2)将氨烃基改性纳米粒子溶于四氢呋喃中得质量百分比浓度为0.001～0.3％的溶液B；

3)将溶液A与溶液B按照1～20∶1的质量比混合均匀得混合液，调节混合液pH值为6～6.5，然后将棉纤维织物浸入混合液中浸渍1～30分钟，将浸渍后的棉纤维织物于100℃烘5min，再在160℃固化2min，即在棉纤维表面制得超疏水性复合膜。

7.根据权利要求6所述一种制备氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，其特征在于：所述氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷的制备方法为：

(1)氟烷基氨烃基聚硅氧烷的制备：

将单体依次加入三颈烧瓶中，所述单体包括9.8～19g γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、25.5～25.6g长链全氟烷基硅烷、30～140g 1，3，5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷或长链烷基硅烷和59.2～64.64g八甲基环四硅氧烷，加入单体后通氮气，搅拌均匀后升温，于90～100℃加入单体总质量0.06～0.08％的催化剂四甲基氢氧化铵，敞口反应0.5～1小时后再升温至110～120℃，加入单体总质量0.5～1％的六甲基二硅氧烷，保温反应6h，然后体系升温至135～140℃反应0.5h分解催化剂，分解催化剂后体系降温至120℃，在压力为0.075Mpa下进行减压蒸馏0.5h以脱除低沸物，得透明状粘稠液体即为氟烷基氨烃基聚硅氧烷；

(2)氟烷基氨烃基聚硅氧烷与有机酸酐的羧基化反应制备产物：

将氟烷基氨烃基聚硅氧烷降温至60～125℃，装上回流装置，然后分批加入6.2～11.4g有机酸酐，保温反应1～2h得产物氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷。

8.根据权利要求7所述一种制备氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，其特征在于：所述长链全氟烷基硅烷为十三氟代辛基三甲氧基硅烷或者十三氟代辛基三乙氧基硅烷。

9.根据权利要求7所述一种制备氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，其特征在于：所述有机酸酐包括马来酸酐或琥珀酸酐。

10.根据权利要求6所述一种制备氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，其特征在于：所述氨烃基改性纳米粒子的制备方法为：将10～20g纳米二氧化硅或二氧化钛与5～9g氨丙基三烷氧基硅烷分散在50～100g纯度95％的乙醇中，分散均匀后，升温至70～80℃回流反应3～4h，然后降温至室温，再减压过滤，用丙酮洗涤，然后干燥。