[发明专利]一种二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合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，超疏水材料的发展使其在人们的日常生活和工农业生产中有着越来越广泛的应用，具体表现在防污、防水、防雾、防冰冻、自清洁和液体的无损耗传输等一些领域。因此，各种类型的超疏水材料的制备引起了人们的广泛关注。材料表面的浸润性是由表面粗糙度和表面化学组成共同决定的。通常超疏水材料的制备有两种方法，一种是在粗糙表面修饰低表面能物质，另一种是在疏水材料表面构建一定的表面粗糙度。众所周知，二氧化硅纤维具有以下的特性：耐热性强，机械强度高，化学稳定性好，吸湿性小，加工性好且价格便宜。若是能够将二氧化硅纤维做成超疏水材料，赋予普通超疏水材料以二氧化硅纤维的优异特性，将极大的扩大超疏水材料的应用范围。但是超疏水材料要求表面必须具有一定的粗糙度，而二氧化硅纤维表面非常光滑。

发明内容

本发明是为解决现有疏水材料应用面较窄，环境适应性较差，稳定性较差，结构容易被破坏的问题，而提供一种二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料的制备方法。

本发明的一种二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料的制备方法按以下步骤进行：

一、先依次用盐酸和去离子水清洗二氧化硅纤维，再依次用无水乙醇和去离子水清洗二氧化硅纤维，重复本步骤中的操作2～4次，然后干燥；

二、将步骤一后的二氧化硅纤维浸没在KH-550的甲苯溶液中5h～7h，然后在盐酸中处理0.5h～1.5h，用去离子水清洗后干燥，得到二氧化硅纤维；其中所述的步骤一得到的二氧化硅纤维的质量与KH-550的甲苯溶液的体积的比为100mg：(20～100)mL，KH-550的甲苯溶液中KH-550的体积分数为1％，其中所述的步骤一得到的二氧化硅纤维的质量与盐酸的体积的比为100mg：(20～100)mL，所述的盐酸的摩尔浓度为0.12mol/L，所述的步骤一后的二氧化硅纤维的直径为10μm～70μm；

三、将二氧化硅微球置于去离子水中，在频率为90MHz～110MHz下超声10min～30min，然后在转速为7500rpm～8500rpm下离心15min～20min，重复本步骤中的操作4～6次，然后在温度为30～50℃的条件下烘干，得到二氧化硅微球；

四、将步骤三得到的二氧化硅微球在超声频率为90MHz～110MHz下分散在异丙醇中，得到二氧化硅/异丙醇悬浮液；其中所述的二氧化硅微球的质量与异丙醇的体积的比为(1～5)mg：1mL；其中所述的步骤三得到的二氧化硅微球的粒径为260nm～300nm；

五、将步骤二得到的二氧化硅纤维沉浸在步骤四得到的二氧化硅/异丙醇悬浮液中7h～9h，常温下晾干即得到复合材料；

六、将氟硅烷加入到正己烷中，再加入醋酸，然后在转速为400rpm～600rpm的室温条件下搅拌9h～11h，最后将步骤五得到的复合材料浸没其中7h～9h，常温下干燥即得到二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料；其中所述的氟硅烷和正己烷的质量比为1：(45～55)，所述的醋酸的体积和正己烷的质量的比为1mL：(35～45)g，所述的醋酸的pH值为3。

经本发明的方法处理后二氧化硅微球粒径均匀，球型较好，通过在二氧化硅纤维表面修饰二氧化硅微球使纤维具有一定的表面粗糙度，得到的二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料，其接触角为152°，具有优异的超疏水性能，且采用的是二氧化硅纤维这种无机材料，所以耐热性强，机械强度高，化学稳定性好，吸湿性小，加工性好，扩大了普通超疏水材料的应用范围。

附图说明

图1为实施例1中步骤一后的二氧化硅纤维的扫描电镜照片；

图2为实施例1中步骤一后的二氧化硅纤维的FT-IR谱图；

图3为对实施例1中步骤二得到的二氧化硅纤维的FT-IR谱图；

图4为实施例1中步骤三得到的二氧化硅微球的扫描电镜照片；

图5为实施例1得到的二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料的扫描电镜照片；

图6为实施1得到的二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合材料的接触角照片。

具体实施方式

本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的一种二氧化硅纤维与二氧化硅微球复合超疏水材料的制备方法按以下步骤进行：