[发明专利]具有可逆性润湿性的全水基超疏水涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有可逆性润湿性的全水基超疏水涂层及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：将FS‑3100水溶液、纳米TiO₂和纤维素按比例混合搅拌，形成悬浮液；将AS和KH‑570逐滴加入悬浮液中，搅拌均匀；最后向其中加入FAS，继续搅拌，制得涂料；将涂料涂覆于基底表面，获得可逆性润湿性的全水基超疏水涂层。本发明制备的全水基可逆润湿性的表面，该表面具有光催化性能，并且原始润湿性是超疏水/超亲油，在UV照射之后润湿性转化为超亲水/水下超疏油，而在加热之后润湿性即可恢复。

技术领域

本发明涂料制备技术领域，具体涉及一种具有可逆性润湿性的全水基超疏水涂层及其制备方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

工业的发展使越来越多的水资源受到各种污染物的污染。研究表明，具有极端润湿性的材料在油水分离这方面有巨大潜力。所以，超疏水/超亲油，超亲水/水下超疏油，以及响应型润湿性材料应运而生。众所周知，超疏水表面由微纳米结构和低表面能物质组成。近些年，制备技术亦渐完善，例如光刻法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、静电纺丝法等等。这些技术中最常用的湿化学法在制备超疏水材料时，经常用到有机溶剂分散微纳米粒子或者溶解低表能物质，但是有机溶剂通常有毒或者具有挥发性。有机溶剂的使用不仅增加制备成本和环境危险性而且也不利于大规模生产。所以有毒和挥发性有机溶剂应该减少使用。

事实上，以水作为溶剂是一种比较理想的情况。但是，由于制备超疏水表面所需的低表面能物质本质上不溶于水，而且用于提高超疏水表面机械强度的有机粘合剂在水体系中并不适用，所以全水基的超疏水涂料研究进展比较慢。目前对于全水基超疏水制备方法有：“漆+胶”和“一体式”。“漆+胶”法将水和粘合剂分开使用，解决了有机粘合剂不溶于水的问题。但相对于一体式来说操作复杂，不适宜大规模生产。有的制备方法是利用水溶性的无机粘合剂(AP)来代替传统的有机粘合剂(环氧树脂等)来制备超疏水材料，从而增强超疏水体系的机械强度。虽然上述制备方法为“一体式”，但是使用无机粘合剂制备的涂料，在固化时往往需要很高的温度，对于一些不耐高温的基底显然不适用。

此外，目前全水基超疏水涂层的润湿性都比较单一，而且制备过程中使用的大都为不可再生资源。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有可逆性润湿性的全水基超疏水涂层及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种具有可逆性润湿性的全水基超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：

将FS-3100水溶液、纳米TiO₂和纤维素按比例混合搅拌，形成悬浮液；

将AS和KH-570加入悬浮液中，然后搅拌均匀；

最后向其中加入FAS，继续搅拌，制得涂料；

将涂料涂覆于基底表面，获得可逆性润湿性的全水基超疏水涂层。

在一些实施例中，将AS和KH-570逐滴加入悬浮液中。逐滴加入时可以使反应更加充分。

在一些实施例中，FS-3100水溶液的浓度为0.1-0.5μl/ml，优选为0.2μl/ml。

进一步的，纳米TiO₂和纤维素的质量比为2-5:1，优选为3-5:1，进一步优选为4:1。

在一些实施例中，FS-3100水溶液、纳米TiO₂和纤维素混合后，在50-70℃搅拌设定时间，形成悬浮液。