[发明专利]一种超疏水复合膜材料的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，涉及一种超疏水复合膜材料的制备方法及其用途。

背景技术

固体表面的润湿性是指水在固体表面铺展的能力，通常用接触角(CA)来衡量。通常，将固体表面接触角小于90°，称为亲水性表面；接触角大于90°，称为疏水性表面，而当接触角超过150°时，则称为超疏水表面。自然界中超疏水现象很多，如荷叶表面的自洁，水蜜桃表面不沾水，水黾在水面自由的运动，等等。这些神奇的自然现象，使得研究人员开始对自然界奥秘的探索，最终发现，这种超疏水现象主要归结于两种原因，一是，物体表面的微纳米粗糙结构；另一方面是，物体表面的低表面能物质。然后，大量的超疏水仿生材料制备、应用。然而却有各种各样的不足，需要进行改进。

当空气的水蒸气达到饱和值是，基材表面就会析出许多微小水滴这种现象称为结雾。这些微小的水滴导致基材表面变湿，不仅仅影响透明材料的透明度，还会引起一些次生问题，如食品的变质腐烂、金属材料的生锈腐蚀。另外，针对温度较低的地区，水蒸汽可以直接被凝固，形成小冰珠粘结在物体表面，从而影响材料的正常性能。因此针对结雾、结冰等问题，急需有效的解决。

发明内容

本发明首次采用燃烧法，构筑材料表面的微纳米粗糙结构，在经过氟硅烷的修饰，快速制备超疏水复合材料，并用于防雾、防冰、抗污自洁表面处理领域，同时表现出美好的应用前景。

本发明的目的是提供一种超疏水复合膜材料的制备方法，首先，燃烧法在基膜表面负载一层碳材料；然后，经过氟硅烷进行低表面能的修饰，制备超疏水复合膜材料；并通过多种表征手段，揭示复合材料的形貌与疏水性能，并应用于防雾、防冰、抗污自洁表面处理。

本发明采用的技术方案是：

一种超疏水复合膜材料的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1、基膜负载碳材料：将基膜在有机物中浸湿，然后进行燃烧法沉积碳材料；

步骤2、低表面能修饰：碳沉积后的膜材料，在氟硅烷溶液中浸湿、干燥即可得到超疏水复合膜材料。

步骤1中，基膜是金属筛网、耐高温滤膜、金属多孔材料或阻燃布料中的一种。

所述的金属筛网为铜网或不锈钢网；所述耐高温滤膜为氧化铝膜或玻璃纤维素膜；所述金属多孔材料为泡沫铜或泡沫镍。

步骤1中，有机物是苯、甲苯、己烷、环己烷、环氧丙烷或正丁醇中的一种。

步骤1中，燃烧的气体氛围是氧气与氮气的混合气氛。

步骤2中，使用的氟硅烷有全氟癸基三氯硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟辛烷、全氟壬酸甲酯、全氟十二烷酸甲酯、全氟癸酸甲酯或全氟十二烷酸中的一种。

步骤2中，氟硅烷溶液的溶剂为己烷、环己烷或四氯化碳中的一种或多种。

步骤3中，氟硅烷溶液的浓度为0.1-50g·L^-1。

本发明所制备的超疏水复合膜材料用于防雾、防冰或抗污自洁领域。

本发明的有益效果：

(1)本发明轻易地赋予了普通的基膜材料超疏水性能。

(2)制得的超疏水复合膜材料具有防雾、防冰、抗污自洁等性能。

(3)鉴于该超疏水复合膜材料的优异性能，可在环境治理，材料自洁抗污等领域广泛使用。

(4)本发明的制备方法简单易行、流程非常短、操作易控，适于推广使用。

附图说明

图1为实施例1中制备的碳沉积复合膜的扫描电镜图；

图2为超疏水复合膜材料的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1：

将泡沫镍在甲苯中浸湿，然后，在空气氛围下进行燃烧，得到碳沉积的复合膜；然后再浸入浓度为0.5g·L^-1全氟辛基三聚硅烷的己烷溶液中，取出并在空气中自然干燥得到超疏水复合膜材料。

图1中碳均匀地沉积在泡沫镍表面，形成蓬松的纳米粒子形貌。

图2显示超疏水复合膜材料的扫描电镜图，清洗的可以看出其表面形貌与图1截然不同，具有大量的微纳米结构。表明低表面能物质修饰非常成功。

实施例2：

将铜网在苯中浸湿，然后，在空气氛围下进行燃烧，得到碳沉积的复合膜；然后再浸入浓度为0.1g·L^-1全氟癸基三氯硅烷的己烷溶液中，取出并在空气中自然干燥得到超疏水复合膜材料。

实施例3：