[发明专利]一种抗紫外线超疏水防冻材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗紫外线超疏水防冻材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：在纳米二氧化硅片材表面刻画栅格，然后置于缓冲氧化物蚀刻液中再用有机溶剂清洗，最后浸入蚀刻液一中，得蚀刻后纳米二氧化硅；将蚀刻后纳米二氧化硅蜡烛煅烧，然后真空干燥，再煅烧，得二氧化硅基质；将纳米二氧化钛糊状前体浇筑在二氧化硅基质表面，然后依次经烧结和冷却，得抗紫外线超疏水防冻材料。本发明还包括采用上述方法制得的抗紫外线超疏水防冻材料。本发明制备流程简单，所得抗紫外线超疏水防冻材料具有较好的超疏水性能、抗冻性和防紫外线功能，表面耐磨损，有效解决了现有技术中易磨损破碎、使用期限较短和难以满足使用需求等问题。

技术领域

本发明属于防紫外线材料技术领域，具体涉及一种抗紫外线超疏水防冻材料及其制备方法。

背景技术

随着大气臭氧层遭到破坏，紫外线辐射增加，对人类产生了重大危害和影响。开发多功能抗紫外线材料，对于可持续发展具有重要意义。纳米二氧化钛具有良好的紫外线吸收性能和光催化性能，通过对其加工与改性处理，可以用作生活中重要的安全保护用品，具有较高的产品档次和附加值，实现净化空气、自清洁、防紫外线、抗沾污等多功能复合，可广泛应用于工业、医疗和日常生活中。

近年来，较常采用的抗紫外线产品主要用含氟拒水整理剂制备，这种材料不但达不到超疏水性，价格昂贵，且具有生物毒性，对人体安全和生态环境存在巨大威胁。因此，需设计并开发新型二氧化钛超疏水材料，以满足日益发展的社会健康要求。但是单独使用二氧化钛颗粒难以满足以上需求。

在我国，高寒地区年平均温度较低，负温时间长达七个月之久。长期的过低温度，在很大程度上影响高寒地区的生产和生活，不仅带来一部分人的失业，而且限制我国经济、社会的发展。

超疏水材料具有干燥、自清洁和防生物淤积的疏水表面，通常具有低表面化学能和微米/纳米表面，可以使固相和液相之间接触程度达到最小。因此，当液滴接触这些表面时，会产生较大的接触角(大于150°)和较小的滚动角(小于10°)。然而，当该粗糙表面的一部分与液相接触时，这部分表面会承受较高的局部压力，导致疏水材料磨损，且极易破碎。材料表面磨损，会暴露材料底层表面，从而改变材料的局部性质，使材料由疏水变为亲水材料，影响材料性能并缩短使用期限。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种抗紫外线超疏水防冻材料及其制备方法，制备流程简单，所得抗紫外线超疏水防冻材料具有较好的超疏水性能、抗冻性和防紫外线功能，表面耐磨损，有效解决了现有技术中易磨损破碎、使用期限较短和难以满足使用需求等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种抗紫外线超疏水防冻材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在纳米二氧化硅片材表面刻画正方形栅格，然后置于20-35℃的缓冲氧化物蚀刻液中1-5min，再用沸腾有机溶剂清洗15-60min，最后浸入65-80℃蚀刻液一中1-4h，得蚀刻后纳米二氧化硅；

(2)将步骤(1)所得蚀刻后纳米二氧化硅蜡烛煅烧2-5h，然后真空干燥，再在500-750℃温度下煅烧2-5h，得二氧化硅基质；

(3)将纳米二氧化钛糊状前体浇筑在步骤(2)所得二氧化硅基质表面，然后依次经烧结和冷却，得抗紫外线超疏水防冻材料。

进一步，步骤(3)中，纳米二氧化钛糊状前体通过以下方法制备得到：先将壳聚糖加入乙酸溶液中混匀，然后加入二氧化钛粉末混匀，得纳米二氧化钛糊状前体。

进一步，壳聚糖和乙酸溶液质量体积比为0.5-2:50-80g/mL；壳聚糖和二氧化钛粉末质量比为0.5-2:1.5-3。

进一步，步骤(1)中，纳米二氧化硅片材厚度为0.1-0.5cm，栅格边长为25-50μm。