[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及纳米材料及涂层的方法，主要采用水热法和溶胶‑凝胶法制备二氧化钛复合涂层从而形成超疏水薄膜的方法。本发明制备出的超疏水薄膜具有静态水接触角大，滚动角小以及应用基体广的特点，在玻璃基体上静态水接触角可达到162°，滚动角小于1°。这种涂层拥有类荷叶结构的自清洁效果，此外，该膜层能够起到良好的防覆冰、防腐蚀的效果。

技术领域

一种TiO₂复合疏水疏冰涂层及其制备方法，属于材料领域、环境领域，主要涉及易被腐蚀、灰尘污染且易结冰的户外金属及玻璃建筑，通过镀膜能够有效提升材料的抗污、抗腐蚀和防覆冰的能力。

背景技术

覆冰问题给人类社会带来的危害由来已久，随着全球气候变暖，极端天气的频现，覆冰致灾问题愈发严重，其中输电线路的覆冰问题严重威胁到人们的生活及社会的经济命脉。另外线路上的金属及管道运输中金属器件的腐蚀问题给社会经济带来的损失也是不可忽视的。因此，研究新型材料用于防覆冰、防腐蚀具有重要的意义。

传统的除冰方法主要有以下几类：1.热力除冰；2.机械除冰；3.化学试剂除冰；4.超声除冰。但是这些方法都是被动除冰，不仅不能达到防覆冰的效果，而且损失大量的人力、财力。超疏水材料以其优异的疏水性能使水不沾在材料表面，从而达到防覆冰和延缓结冰的效果。并且涂层是自发疏水防覆冰的，相比于传统除冰方法，这种方法更加经济、方便、有效。金属的防腐蚀主要有：1.在金属表面涂漆；2.电镀；3.外加电流的阴极保护法；4.牺牲阳极的阴极保护法。针对输电线路及金属器件的覆冰、腐蚀问题，应从源头处解决。自然界结冰通常是非均质成核，因此在0℃以下水滴就会结冰，要防止器件表面结冰就只能从表面疏水和表面温度相对恒定入手。对于金属器件的腐蚀问题，主要是消除化学反应，最好的消除方法就是隔绝反应物。针对这种情况，研发的新型材料应当具有疏水、自洁的功能，另外热导率低也是一个重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiO₂复合疏水疏冰涂层及其制备方法。所述的疏水涂层为氧化钛双粗糙结构，该薄膜具有优良的性能，其水接触角最高可达162°（测试水滴12ul)，滚动角小于1°，具备类“荷叶结构”的自清洁效应。此外，该膜层还具有良好的防覆冰性能，将镀膜的铁片浸入10%的NaCl溶液中，能够明显看出该涂层具有良好的防腐蚀性能。

一种TiO₂复合疏水疏冰涂层及其制备方法，包括以下物质：钛酸正四丁酯、二乙醇胺、乙醇、尿素、钛酸异丙酯、十二胺、10%乙基纤维素、松油醇。

一种TiO₂复合疏水涂层及其制备方法，通过溶胶-凝胶法制备TiO₂有机胶体，水热法合成TiO₂浆料，具体包括以下步骤：

（1）制备TiO₂胶体：A溶液（钛酸正四丁酯、二乙醇胺、无水乙醇按体积比为4~5:0.8~1:15~16在烧杯中混合，并且在磁力搅拌器中搅拌半小时。）B溶液（去离子水、无水乙醇、尿素按质量比为20-25：420-450：0.8-1.5进行混合）。将B液逐滴加入A液中，室温条件下搅拌24小时。

（2）二氧化钛浆料的制备：钛酸异丙酯、十二胺、无水乙醇、质量浓度为4-7%的尿素溶液（优选质量浓度为6%）按质量比为1：0.8-1.2：35~36：14-18进行混合，其中无水乙醇、十二胺、钛酸异丙酯混合后搅拌3min作为前驱液，质量浓度为4-7%的尿素溶液（优选质量浓度为6%）作为反应液，将反应液逐滴加入搅拌的前驱液中，在20℃-35℃恒温条件下搅拌10-14h制备出TiO₂胶体。取360ml TiO₂胶体放入反应釜中在180℃-230℃条件下水热生长12-14h，将水热生长出的二氧化钛用无水乙醇进行洗涤、离心成为乙醇体系的二氧化钛。水热法生成的TiO2微球、质量分数为8-15%乙基纤维素溶液（优选质量分数为10%）、松油醇、无水乙醇质量比为2~3:10~12:8~10:8~10进行混合，超声粉碎后在40℃条件下进行旋蒸得到二氧化钛浆料；