[发明专利]一种耐用性超疏水材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水材料的制备方法。

背景技术

近年来，自然界植物叶表面的特殊疏水界面性能引起了人们广泛的关注，疏水性能是指材料表面与水滴的接触角大于90°的表面，而超疏水表面一般指与水滴的接触角大于150°的表面。受到自然界启发制备的超疏水材料在国防建设、工农业生产和日常生活中都有着极其广阔的应用前景。

根据已有的对粗糙表面与浸润性的研究结果，构造超疏水性界面可以通过两种途径来完成：一种是在疏水材料(接触角大于90°)表面构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面修饰低表面能物质。研究结果表明：即使使用表面能最低的氟硅烷自组装修饰的光滑固体表面与水的接触角也不能超过120°，这说明低表面能材料只是制备超疏水表面的基本条件，而具不同微纳米阶层复合结构才是决定性因素。目前已经涌现出各种超疏水界面的制备方法，例如，密歇根理工大学Lee等人通过化学气相沉积CVD方法在不锈钢网孔膜上沉积一层碳纳米管，使基体变成超疏水的网孔膜，使用这种网孔膜对油水乳液进行分离，分离效率可达80%，但在使用沉积碳纳米管膜之前需要使用PLD（脉冲激光沉积）预先在基体上沉积一层35nm厚的Al₂O₃膜和10nm厚的Fe催化层，制备过程繁复，而且需要使用昂贵的仪器设备。（Lee,C.H.;Johnson,N.;Drelich,J.;Yap,Y.K.The performance of superhydrophobic and superoleophilic carbon nanotube meshes in water-oil filtration.Carbon2011,49,669-676.）。南京工业大学Wang等人使用静电纺丝技术在铜网基体上覆盖热塑性聚氨酯网孔纤维，然后浸没于十六烷基三甲氧甲基硅烷修饰过的SiO₂溶液中形成小珠与纤维交织的疏水聚氨酯材料，这种材料可以用来进行水油混合物的分离。但是这种类似网状的薄膜的超疏水分离材料需要使用静电纺丝仪器设备制备，操作复杂，而且这种聚氨酯网孔纤维与铜网基体连接不牢固，容易脱落，反复使用几次后材料会失去超疏水性能。（Wang,L.F.;Yang,S.Y.;Wang,J.;Wang,C.F.;Chen,L.Fabrication of superhydrophobic TPU film for oil–water separation based on electrospinning route.Mater.Lett.2011,65,869-872.）。

人工合成制备的超疏水材料大部分需要使用较多的处理步骤和复杂昂贵的设备，提高了材料制备的成本和不确定因素，不利于超疏水材料的工业化生产，而且针对不同基体的疏水表面处理需要不同的处理工艺和仪器设备，同时制备的超疏水表层不耐外界机械作用力，容易与基体分离脱落，限制了超疏水材料的开发和实际应用。因此，开发一种简单的快捷且不需昂贵设备的耐用性超疏水材料制备方法可开发多种类型的超疏水材料，降低生产成本，提高超疏水材料的使用寿命，具有广阔的工业化前景。

发明内容

本发明是要解决现有制备超疏水材料的方法存在生产成本高和超疏水表层易脱落而失去疏水性能的问题，而提供一种耐用性超疏水材料的制备方法。

本发明一种耐用性超疏水材料的制备方法，按以下步骤进行：