[发明专利]一种白卡纸盒表面的纳米碳酸钙基的超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种白卡纸盒表面的纳米碳酸钙基的超疏水涂层及其制备方法，利用硬脂酸修饰纳米碳酸钙制备溶液，在白卡纸盒上制备出超疏水表面，并利用接触角测量仪测出角度，找出构建超疏水表面溶液的最优方案，制备得到的超疏水白卡纸盒的抗压强度、戳穿强度均远高于普通纸盒。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种白卡纸盒表面的纳米碳酸钙基的超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平发生了改变，使人们对材料的要求愈来愈高，仅超疏水性质在工业和日常生活中的表现，就有很广阔的应用前景。我们所研究的超疏水表面，是指与荷叶类似的表面结构，同时具有自清洁的性质。由于表面上的纳米结构存在，这使水滴对该表面的附着力达到最小值，与普通表面相比，水滴易从存在纳米级结构的表面脱落^[1]。超疏水性和自清洁性也在仙人掌、甘蔗和昆虫等生物中发现。Dettre和Johnson在1964年首先构造出了粗糙疏水表面结构，并验证了超疏水现象，Bartlott在1977年研究了超疏水微纳米结构表面的自清洁性能，他们首次将这种自清洁性质和超疏水性质描述为“荷叶效应”。水滴离开荷叶表面的现象，是人们发现超疏水特性的生活实例。固体表面的接触角位于150°与180°度之间，滚动角小于10°的固体表面称之为超疏水表面。

仿生超疏水性的深入研究，使我们对仿生超疏水、自清洁、防腐蚀等方面都有了一定的了解，超疏水在各个方面都有非常大的潜在应用前景。因为拥有如此多的特性，使仿生超疏水得到了更多的关注。

超疏水表面结构作为一种新型的材料如今被广泛应用，防水去污，成为了超疏水材料应用时考虑的主要性能。白卡纸盒作为包装应用范围极为广泛，强度高，印刷性好，光泽好等优点使其经常应用到销售包装或者小型运输包装件当中，是一种理想的包装材料。

但是，当应用到纸盒上时，人们只关注到了防水去污的性能，对于超疏水纸盒的性能测试少之又少，如果能够研究、测试出其具体的纸盒性能，那么在接下来的应用当中，将会给予设计者很大的帮助，同时，可以更加精确地对纸盒及缓冲结构进行设计，在实际运用当中，不仅为设计者带来便利，也为消费者带来进一步的保障，做到对消费者的产品负责，使超疏水纸盒在实际应用当中更加的得心应手。所以进一步完善超疏水纸盒的力学性能测试是十分必要，使其在运输、仓储等环节当中，充分发挥优势，物尽所能，物尽其用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种白卡纸盒表面的纳米碳酸钙基的超疏水涂层及其制备方法，利用硬脂酸修饰纳米碳酸钙制备溶液，在白卡纸盒上制备出超疏水表面，并利用接触角测量仪测出角度，找出构建超疏水表面溶液的最优方案，制备得到的超疏水白卡纸盒的抗压强度、戳穿强度均远高于普通纸盒。

本发明采用如下技术方案：一种白卡纸盒表面的纳米碳酸钙基的超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1) 首先将纳米碳酸钙放入恒温恒湿箱中处理2-5h，然后取出；

(2) 将纳米碳酸钙缓慢加入到无水乙醇当中进行搅拌均匀；

(3) 缓慢加入硬脂酸和硅胶，进行搅拌，搅拌器转速为300-500r/min，其中纳米碳酸钙、硬脂酸和硅胶的质量比为7-9:1:1-3；

(4) 反应3-5h后停止搅拌，不经过静置过程，直接将溶液采用喷淋、涂抹和浸泡的方式附着在白卡纸盒上；

(5) 在室温条件下干燥4-6h。

在本发明的优选的实施方式中，纳米碳酸钙、硬脂酸和硅胶的质量比为8:1:2。

在本发明的优选的实施方式中，纳米碳酸钙、硬脂酸、硅胶和无水乙醇的质量比为8:1:2:100。

在本发明的优选的实施方式中，反应时间为5h，搅拌器转速为500r/min。