[发明专利]一种玻璃表面的水下超疏油复合镀层及其制备方法

说明书

本发明提供一种玻璃表面的水下超疏油复合物镀层及其制备方法。所述方法包括：对玻璃表面进行预处理；将预处理后的玻璃表面浸入到3‑氨丙基三乙氧基硅烷溶液中反应实现改性；将改性后的玻璃表面浸入植酸溶液中，反应；在所述植酸溶液中加入三价铁盐，并将玻璃表面在溶液中继续浸泡，使产生的植酸‑Fe³⁺络合物在表面充分吸附，得到水下超疏油复合镀层。与现有技术相比，本发明提出的3‑氨丙基三乙氧基硅烷和植酸‑Fe³⁺络合物的复合镀层可以大幅提高表面的亲水性，实现水中超疏油。制备整个镀层的条件温和，不涉及高温、高压等严苛的操作条件。

技术领域

本发明涉及表面镀层改性领域，尤其涉及一种玻璃表面的水下超疏油复合物镀层及其制备方法。

背景技术

水下超疏油表面在各个领域都拥有着潜在的应用价值。由于油相比于水而言表面自由能较低、黏度较高，其在大量固体表面的附着能力远强与水。油污粘附是实际工业生产当中十分常见的，在各种设备上粘附的污油不仅难以清理，而且会降低设备的运行效率，造成结垢、腐蚀等严重生产问题。

水下超疏油表面有极强的抗油污能力。若水中油滴在表面上的接触角大于150℃，该表面即为水下超疏油表面。由于水下超疏油表面对水的亲和力远强于油，在水环境中油滴几乎不会在表面粘附。若水下超疏油表面在空气中被油污覆盖，也可以通过水洗的方式简单有效的对其进行清洁。

当今各种玻璃制品和仪器设备在日常生活和工业生产中都占有重要地位，因此开发一种应用于玻璃表面的处理方法，使玻璃表面拥有水下超疏油能力是具有重要意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于玻璃的表面修饰方式，使其拥有水下超疏油能力。该修饰方式利用3-氨丙基三乙氧基硅烷和植酸-Fe³⁺络合物在表面形成复合镀层，镀层的微纳结构和较强的亲水性使水中油滴在此镀层表面的接触角大于150℃，实现水下超疏油。

该复合镀层性能优异，具有较强的稳定性和抗磨损能力。镀层本身透明无色，不会改变玻璃本身的颜色和透光性。同时镀层的制备过程简单，条件温和，使用材料无污染，具备环境友好的特点，具有较强的实际应用价值。

本发明所提供的玻璃表面的水下超疏油复合镀层，为：3-氨丙基三乙氧基硅烷和植酸-Fe³⁺络合物形成的复合镀层。

本发明所提供的玻璃表面的水下超疏油复合镀层，通过包括以下步骤的方法制备得到：

(1)对玻璃表面进行预处理；

(2)将预处理后的玻璃表面浸入到3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中反应实现改性；

(3)将改性后的玻璃表面浸入植酸溶液中，反应；

(4)在第(3)步的植酸溶液中加入三价铁盐，并将玻璃表面在溶液中继续浸泡，使产生的植酸-Fe³⁺络合物在表面充分吸附，得到水下超疏油复合镀层。

上述方法步骤(1)中，所述预处理的操作为：将玻璃置于浓硫酸和双氧水溶液中浸泡；

其中，浓硫酸与双氧水的体积比可为7:3；

所述浸泡的温度可为80-95℃，时间可为20-40分钟；

步骤(2)中，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中的溶质为3-氨丙基三乙氧基硅烷，溶质为甲苯；

所述3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，3-氨丙基三乙氧基硅烷的浓度可为0.3-1.2mol/L，具体可为0.6mol/L；

所述反应的时间可为4-12小时，具体可为12小时；

步骤(3)中，所述植酸溶液中，植酸的浓度可为0.1-0.3mol/L，具体可为0.02mol/L，所述反应的时间可为1-10分钟，具体可为5分钟；