[发明专利]一种具有特殊浸润性的镂空容器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有特殊浸润性的镂空容器及其制备方法与应用。

背景技术

表面浸润性是固体表面的重要特征之一，主要由表面化学组成和表面微结构决定。通过表面化学组成和微结构的调控，可以在物体表面形成多种类型的特殊浸润性表面，包括超疏水性、超亲水性、超疏油性等，在日常生活以及工业生产中有着广泛的应用。例如超疏水表面具有类似荷叶的自清洁效应，可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等；超疏水亲油的膜/网可被用来分离油水混合物；超亲水材料会使小水滴在其表面铺展成均匀的水膜，可以被用作防雾及自清洁涂层；超疏水疏油的涂层，由于水滴和油滴均不能在其表面铺展，可用于材料的防护处理剂以及棉织物的抗污涂层。申请号为01118387.X，公开号为CN 1387932A的中国发明专利申请，公开了具有自清洁功能的超亲油性/超疏水性纳米界面分离网，用于油水分离，净化油液中的水分。申请号为200610113975.0，公开号为CN 101168475A的中国发明专利申请，公开了一种超亲水的自清洁防雾涂层，该涂层可以用于玻璃制品上，特别适用于潮湿空气环境的各式各样的需要防雾处理的基质上。申请号为201110127412.8，公开号为CN 102229687A的中国发明专利申请，公开了一种石材表面的防护处理剂，赋予石材超疏水、疏油的表面性能。以上专利均基于通过表面化学组成和表面微结构的调控来实现特殊浸润性、进而得到不同的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一类具有特殊浸润性的镂空容器及其制备方法。

本发明涉及到的镂空容器，其材料包括不锈钢、铜、黄铜、金、银、尼龙、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂等。所述镂空容器可以由上述材料的纤维编织而成，也可采用由上述材料制成的镂空平面材料加工而成。

所述镂空容器，其孔隙尺寸为10微米-5毫米。

本发明所提供的特殊浸润性的镂空容器是通过在容器表面构筑粗糙结构以及调节表面能得到的，具体包括下述步骤：先将镂空容器清洗，去除容器表面的灰尘、氧化物；再通过改性处理，使容器表面形成粗糙微结构；最后调节容器表面的表面能，得到所述特殊浸润性的镂空容器。

所述改性处理方法可选自下述任意一种：容器表面原位还原生成铜颗粒、容器表面原位还原生成银颗粒、容器表面沉积一层多巴胺后原位还原生成银颗粒。

上述在容器表面原位还原生成铜颗粒的步骤包括：将清洗后的不锈钢或黄铜容器浸入一定浓度的CuSO₄溶液中，加入一定体积的盐酸(如无特殊说明，本文中所用盐酸为浓度36％-38％的市售盐酸，不经稀释直接使用)，不锈钢中的铁或黄铜中的锌将溶液中的铜离子还原成铜，待容器表面均匀沉积一层红色的铜后，取出容器，用去离子水清洗三遍。所述CuSO₄溶液的浓度为0.01-0.2M，所述盐酸和CuSO₄溶液的体积比为1∶1000-5∶1000。

上述在容器表面原位还原生成银颗粒的步骤包括：将清洗后的不锈钢或铜或黄铜容器浸入0.5-5mg/mL的AgNO₃溶液中，溶液中的银离子被还原成银，待容器表面均匀变黑后，取出，用去离子水清洗三遍。

上述在容器表面沉积一层多巴胺后原位还原生成银颗粒的步骤包括：将其他材料制成的镂空容器浸入pH值为8～9的8～12mM Tris-HCl溶液中，加入多巴胺盐酸盐，其加入量与Tris-HCl溶液的比例为2～5mg/mL，溶液在20～30℃下振荡过夜，容器表面包覆了一层聚多巴胺；蒸馏水清洗后，将容器放入0.5～5mg/mL AgNO₃溶液中，反应3～8h后用去离子水和乙醇清洗。

上述特殊浸润性处理包括用不同表面能物质的溶液浸泡具有微结构的表面。所述不同表面能物质包括固体石蜡、十二烷基硫醇、1H，1H，2H，2H-全氟癸硫醇。