[发明专利]一种基于羟基磷灰石纳米线的防火耐磨可修复的超疏水纸的制备方法

说明书

本发明属于超疏水材料制备领域，特别涉及防火耐磨超疏水纸的制备方法。本发明包括羟基磷灰石纳米线的制备，氧化锌纳米颗粒的掺杂，低表面能物质的修饰等步骤。该超疏水纸具备良好的稳定性能，对水的接触角均大于150°，滚动角小于10°，且对于生活中的常见水系液体也具有极好的抗浸润能力。修饰后的纸表现出了很好的耐火性，耐磨性和化学稳定性。此外，这种纸可以用于吸附油水混合物中的油，并且当把油燃烧后，通过简单的修饰，纸片又恢复了超疏水性能。本发明制备工艺简单，原料易得，成本低廉，稳定性强，适合大面积制备和应用，既适用于日常生活中的应用，同时也适用于油水分离等领域。

技术领域

本发明属于超疏水纸制备技术领域，特别涉及可制备稳定的耐磨的防火超疏水纸的制备方法。

背景技术

超疏水现象在自然界存在广泛，如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿等。超疏水材料表面对水的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水材料具有很多独特优异的表面性能：疏水、自清洁性、防腐、抗结冰、防雾等特性，使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。

基于羟基磷灰石纳米线的仿生超疏水纸，通过利用羧甲基纤维素超强粘附性，结合纳米粒子，后用低表面能物质修饰使其具有良好的稳定性及超疏水性，对于生活中的各种水系液体都具有良好的抗浸润能力，从而具备良好的抗污能力。同时，由于制备的羟基磷灰石纳米线本身就防火，使得纸具有很好的耐高温性和耐火性。此外，超疏水纸的超疏水/超亲油性，使得超疏水纸具备油水分离的能力。并且可以将可燃油燃烧后再通过简单的浸泡方法，使得纸恢复超疏水性，从而可以重复进行油的吸附燃烧试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、方便的工业化生产仿生耐火超疏水纸的方法，解决了超疏水材料制备步骤繁杂，耐候性差，实用性低，耐磨性差的问题。通过简单的方法制备了具有良好稳定性，耐磨耐火性及超疏水性的纸，获得的超疏水纸具备良好的抗污和油水分离能力。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于羟基磷灰石纳米线的防火耐磨可修复的超疏水纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1.羟基磷灰石纳米线的制备：分别取氯化钙的水溶液，氢氧化钠的水溶液，在室温下边搅拌边逐滴加入到无水乙醇和油酸的混合溶液中，接着向上述溶液中逐滴加入磷酸氢二钠的水溶液，搅拌均匀后，形成乳白色的粘稠液体。然后将上述溶液混合物转移到反应釜中，置于温度为180℃的条件下反应24h。反应后冷却至室温，经过离心，然后反复分别用无水乙醇和去离子水搅拌洗涤，之后将羟基磷灰石纳米线分散在无水乙醇中。从而完成羟基磷灰石纳米线的制备。

2.纳米氧化锌颗粒的掺杂：取一定量的羧甲基纤维素在室温连续搅拌下加入到120mL的去离子水中，超声0.5～1h后得到粘稠的羧甲基纤维素溶液。取一定量的羧甲基纤维素溶液加入到步骤1溶液中，搅拌6～8h。取氧化锌粉末加入到去离子水中，之后滴加氨水溶液，在室温下搅拌后加入到上述混合溶液中，从而完成纳米氧化锌颗粒的掺杂。

3.低表面能物质修饰：将步骤2中的溶液进行真空抽滤，干燥后得到白色纸。之后将纸浸入到100mL一定浓度的含氟修饰剂的无水乙醇混合溶液中3h。将纸取出，用无水乙醇洗涤后在真空干燥箱60℃干燥。完成超疏水纸的制备。

本发明所述的氯化钙，氢氧化钠和磷酸二氢钠的质量之比为11:50:14。

本发明所述的氯化钙，氢氧化钠和磷酸二氢钠溶液的体积比为2:2:1。

本发明所述的无水乙醇和油酸的质量比为1:1。

本发明所述的一定量的羧甲基纤维素用量为1g。

本发明所述的含氟修饰剂为全氟辛基三乙氧基硅烷。

本发明所述的一定浓度含氟修饰剂的浓度为3％。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：