[发明专利]一种具备疏水汽功能的超疏水表面及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水涂层表面，具体涉及一种具备疏水汽功能的超疏水表面及其制备方法。

技术背景

水珠冲击固体表面是自然界中一个常见的现象。不同的水珠冲击动力学包括铺展，破碎，喷射或者在超疏水上表面的反弹等等。在工程领域中，例如喷墨打印，快速冷却，换热器表面延缓结霜，冷却吊顶表面阻止冷凝水凝结长大等等，都涉及到液滴在固体表面的运动行为。通常情况下，利用水滴与固体表面的接触角大小，可以判断表面的亲疏水性。与水的接触角大于150°且滚动角小于5°的固体表面，被称为超疏水表面。这种表面具有疏水，自清洁等优良的特性，即所谓的“荷叶效应”。利用超疏水特性，可以控制液滴在固体表面的行为，进而达到防结露，抗结霜等效果。

近年来，随着对超疏水特性研究的不断深入，各种有关超疏水表面新的特性及其新的应用受到人们广泛的关注。例如中国实用新型专利CN202293476U公开了一种超疏水抗结霜铝箔材料的制备方法，中国发明专利申请CN102321974A公开了一种可以防紫外线的超疏水纺织品的制备技术，中国发明专利申请CN102140251A公开了一种含氢硅油固化物的超疏水透明薄膜的制备方法。但是这些方法制备过程比较繁琐，对基材的使用有较大的局限性，不适合大面积处理和应用。

因此，如何制备具有新颖应用特性，且制备工艺简单，可适用于各种基体表面的超疏水材料成为了亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点与不足，本发明的目在于与水的接触角可以达到160°，滚动角小于3°，且超疏水表面可以对水汽的保持干燥的状态；当液体由喷雾瓶雾化后接触基材表面时，液滴会从表面反弹离开，使得基材表面一直保持干燥状态，其疏水性能没有破坏的，具有良好的机械性能和耐久性的具备疏水汽功能的超疏水表面。

本发明的另一目的在于提供上述疏水汽功能的超疏水表面的一步法制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种具备疏水汽功能的超疏水表面，该超疏水表面通过如下方法形成：将硅源加入到有机溶剂中，搅拌均匀后，加入蒸馏水以及硅胺烷和/或硅氧烷试剂，搅拌均匀得到硅溶胶液；然后将热固性树脂和/或有机硅树脂加入到所述硅溶胶液中，搅拌，加热至温度为40～60℃，完全溶解后，加入固化剂，得到复合的树脂混合溶液；将所述复合树脂混合溶液涂覆于处理好的基板表面，室温下晾干，烘干，得到具有疏水汽功能的超疏水表面；

以质量份数计，所述原料配方组成为：

其中，所述硅源为正硅酸乙酯；

硅胺烷和/或硅氧烷试剂为六甲基二硅胺烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷中的一种或两种；其中硅胺烷六甲基二硅胺烷；

当使用硅氧烷试剂，不含六甲基二硅胺烷时，将硅源加入到有机溶剂中后还包括加入催化剂，所述催化剂为氨水；以质量份数计，催化剂用量为0～2份；

所述固化剂为六亚甲基四胺、顺丁烯二酸酐固化剂、低分子聚酰胺固化剂、乙二胺、己二胺三乙烯四胺、间苯二胺或端氨基树脂。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙二醇、异丙醇、异丁醇、丁醇和丙三醇中的一种或两种。

所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、脲醛树脂、聚酰亚胺中的一种或两种。

所述有机硅树脂有醇酸树脂、聚甲基硅树脂、环氧改性有机硅树脂

所述的具备疏水汽功能的超疏水表面的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将4～6份硅源加入到50～80份有机溶剂中，搅拌30min后，加入蒸馏水6～10份，硅氧烷和/或硅胺烷试剂4～5份，继续搅拌120～140min得到硅溶胶液；当使用硅氧烷试剂，不含六甲基二硅胺烷时，将硅源加入到有机溶剂中后还包括加入催化剂，所述催化剂为氨水；以质量份数计，催化剂用量为0～2份；

(2)将5～8份热固性树脂和/或有机硅树脂加入到上述制备好的硅溶胶液中，搅拌，加热温度为40～60℃，完全溶解后，加入1～4份固化剂，继续搅拌，得到复合的树脂混合溶液；

(3)基板表面预处理后待用；将所述复合树脂混合溶液涂覆于处理好的基板表面，室温下晾干，然后在60～100℃下烘1～2h，得到具有疏水汽功能的超疏水表面。

优选地，步骤(1)中所述的搅拌转速为400r/min，步骤(2)中所述的搅拌转速为200r/min。

步骤(3)中所述的预处理为将基板用丙酮和乙醇分别超声清洗2次，蒸馏水清洗后，烘干；