[发明专利]具有超亲水及水下超疏油涂层及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种具有超亲水及水下超疏油涂层，其特征是：所述的具有超亲水及水下超疏油涂层是在基材表面自组装涂覆具有一定厚度的含两性离子基团的有机/无机杂化涂层，所述的有机/无机杂化涂层由烷氧基硅烷官能化甜菜碱型两性离子化合物、二氧化硅粒子以及其他助剂相混合并通过水解、自组装涂覆和热处理制备而成；

   所述的烷氧基硅烷官能化甜菜碱型两性离子化合物，其特征在于该化合物的结构式为：

其中R₁和R₂为H或含1~3碳原子的烷基，a为0、1、2或3；R₃为—NHCOO—或者

—NHCONH(CH₂)—；

所述的纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅粒子；

所述的基材是玻璃、大理石、瓷砖、金属、塑料和橡胶等。

2.根据权利要求1所述的具有超亲水及水下超疏油涂层，其特征是：所述的具有超亲水及水下超疏油涂层在空气中对水的接触角接近0°；所述的具有超亲水及水下超疏油涂层在水下对油滴的接触角大于150°；所述的油滴为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、十六烷、正辛烷、液体石蜡中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的具有超亲水及水下超疏油涂层，其特征是：所述的具有超亲水及水下超疏油涂层的厚度为500nm~100μm。

4.一种根据权利要求1~3任意一项所述的具有超亲水及水下超疏油涂层的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

（1）室温下，将烷氧基硅烷官能化甜菜碱型两性离子化合物溶解于醇溶剂中，配置成0.1~30.0 wt%的溶液，用0.01~0.5 M的盐酸溶液调节溶液pH至2~7；水解陈化1~8 h，得到A溶液；

（2）将尺寸为5nm~300nm的纳米二氧化硅加入到醇溶剂中，得到浓度为0.1~20 wt%的溶液，得到B溶液；

（3）室温下，将A溶液、B溶液、稀释剂、水和粘结助剂混合并搅拌均匀，得到混合溶液；其中，混合溶液中的A溶液的含量为10.0~90.0wt%、B溶液的含量为0~80 wt%、稀释剂的含量为0~50.0wt%、水的含量为0.1~10.0wt%、粘结助剂的含量为0~20.0wt%；

（4）将基材表面清洗干净，常温下晾干；

（5）采用自组装涂覆方法，将步骤（3）得到的混合溶液涂膜在基材表面，在20℃~160℃条件下处理1~100min，得到超亲水及水下超疏油涂层；

所述的醇溶剂选自甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇所组成的群组中的至少一种；

所述的稀释剂选自甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、甲乙酮、四氢呋喃、甲苯和二甲苯所组成的群组中的至少一种；

所述的粘结助剂选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、氨丙基三乙氧基硅烷、1，2-双三乙氧基硅基乙烷、1，2-双三甲氧基硅基乙烷、双-(γ-三乙氧基硅丙基)–四硫化物所组成的组中的至少一种；

步骤（5）所述的涂膜方法包括浸涂法、刷涂法或者喷涂法。

5.一种根据权利要求1~4任意一项所述的一种具有超亲水及水下超疏油涂层的用途，其特征是：所述的具有超亲水及水下超疏油涂层用于各种材料表面实现自清洁、防雾、抗生物粘附等作用。