[发明专利]一种高强度超疏水薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度超疏水薄膜的制备方法，属于新材料制备技术领域。本发明以钛酸四丁酯为原料制得纳米二氧化钛薄膜材料，二氧化钛本身具有优异的力学强度，键能大，分子键作用力强，抗磨性抗冲击性好，本发明同时将纳米石墨烯引入二氧化钛纳米结构中，可以与纳米二氧化钛产生分子间作用力结合吸附，进一步提高薄膜的力学性能；本发明制得纳米二氧化钛超疏水薄膜材料，再将十七氟癸基三甲基硅氧烷浸泡薄膜，修饰薄膜表层表面能，使薄膜表层表面能更低，使水分子更容易滑落，从而提高疏水效果，纳米石墨烯分子的嵌入可以使薄膜表层微观结构中的粗糙程度增加，增加凸点之间的密集程度，从而进一步提高疏水效果，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高强度超疏水薄膜的制备方法，属于新材料制备技术领域。

背景技术

疏水材料表面的浸润性是材料的一项重要性能，很多物理化学过程，例如：粘合，吸附，分散等，都与材料表面的浸润性密切相关。超疏水表面是指材料表面与水的接触角大于150°，滚动角小于10°。超疏水表面所具有的非润湿和自清洁特性使其在自清洁、防水、防冰、抗腐蚀、器件防黏附等领域具有广泛的应用前景而受到广泛关注。

目前，基于聚合物、玻璃、金属、无机氧化物、碳纳米管等不同材料的超疏水材料都已被制备出来。所采用的方法包括：微机械加工法、激光或等离子体刻蚀法、物理或化学气相沉积法、阳极氧化法、电化学沉积法、静电纺纱法、聚电解质交替沉积法等。然而，现有的这些方法大多需要特殊的加工设备和复杂的工艺过程。

制备超疏水材料需要满足两个基本条件：物质表面具有微观粗糙结构；物质表面需要具有较低的表面自由能。通常，构筑超疏水表面有两种途径：在低表面能物质表面构建微观粗糙结构；在具有高表面能的粗糙表面进行低表面能物质的修饰。无机物材料一般都具有亲水性，其疏水性表面的制备通常采用先制备出微观粗糙结构，后进行低表面能物质修饰的方法。制备具有微观粗糙表面无机薄膜的方法主要有刻蚀法、溶胶-凝胶法、水浴-水热法、逐层吸附法和电化学沉积法等。溶胶-凝胶法由于具有工艺简单和成本低廉的特点而被广泛应用于二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等超疏水薄膜的制备。其基本原理是在溶胶-凝胶的前驱体中加入惰性的有机高分子化合物，在凝胶膜烧结的过程中，通过有机高分子的热分解形成孔洞来构筑粗糙表面。粗糙表面孔洞的大小和分布与高分子化合物的性质有关，但不具有规整结构。

现有的疏水材料普遍存在疏水性能不够，限制疏水材料的使用范围，强度低，不抗磨，易破损。因此，发明一种疏水性好且强度高的高强度超疏水薄膜对新材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前疏水薄膜疏水性能不够、强度低的缺陷，提供了一种高强度超疏水薄膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高强度超疏水薄膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，称取1～3份石墨粉、10～12份重铬酸钾粉末与30～32份质量分数为的硫酸放入烧杯中混合，将烧杯放于冰水浴中，以的转速搅拌，搅拌后升温至35～40min，静置2～3h制得分散液，过滤得滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼3～5次，干燥，得到氧化粉末；

（2）将乙酸乙酰和乙醇按质量比1:8混合搅拌均匀得到混合溶剂，将混合溶剂与钛酸四丁酯按质量比6:1投入烧杯中，用搅拌器搅拌，密封烧杯，进行磁力搅拌，得到反应溶胶；

（3）将反应溶胶与备用的氧化粉末按质量比10:1投入三口烧瓶中，以的转速搅拌混合，静置6～8h后，得到混合产物，将混合产物升温至60～80℃，并向混合产物中通入氢气，以60mL/min的速率通入氢气，得到改性反应溶胶，备用；

（4）提取1片厚度为1.0～1.2mm，面积为6～10cm²的铝片，依次用去离子水、无水乙醇、丙酮超声清洗，清洗结束后用硝酸溶液浸泡铝片，浸泡结束后用无水乙醇超声清洗得到表面改性铝片；