[发明专利]一种超疏水纳米SiO2/高聚物复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种超疏水纳米SiO₂/高聚物复合膜，其特征在于：复合膜表层为纳米SiO₂/高聚物的粗糙表面，其静态水接触角为150～165°，滚动角为5～10°；由以下方法制备得到，具体步骤如下：

(A)将聚乙二醇单甲醚简称为MPEG加入到聚二乙氧基硅氧烷简称为PEDS多聚体溶液中，其中聚乙二醇单甲醚与聚二乙氧基硅氧烷的质量比为1∶0.2～5；进行酯交换反应，在减压条件下，将产物乙醇抽出，得到MPEG-g-PEDS接枝聚合物；

(B)将步骤A所制备的MPEG-g-PEDS接枝聚合物在搅拌下，滴加水，其水的用量为：以PEDS中的硅∶水的摩尔比＝1∶0.5～1.0，MPEG-g-PEDS接枝聚合物中≡Si-OEt将发生溶胶-凝胶化反应；凝胶固化后，放入真空干燥箱中老化，同时不断抽取产物乙醇，得到SiO₂湿凝胶；

(C)在所得SiO₂湿凝胶中加入溶剂，用碾磨机将SiO₂湿凝胶碾磨分散在溶剂中制得SiO₂湿凝胶微粒分散浆料；

(D)上述的SiO₂湿凝胶微粒分散浆料与高聚物溶液混合均匀，SiO₂湿凝胶微粒分散浆料与高聚物的质量比为：0.3～2∶1，然后涂布在基材上，在湿度RH＝0～30％条件下，干燥成复合膜；

(E)将步骤(D)所制得的复合膜经水和乙醇的混合溶液浸渍后，用表面修饰剂溶液进行表面自组装，用正己烷将残液洗去后，干燥，获得具有超疏水SiO₂/高聚物复合膜。

2.根据权利要求1所述的超疏水纳米SiO₂/高聚物复合膜，其特征在于步骤(A)中聚乙二醇单甲醚的分子量为400～1,500；聚二乙氧基硅氧烷多聚体溶液在20～30℃时的粘度为1,000～10,000cP；酯交换反应的温度为50～70℃，反应时间为2～4小时；在1.0～10kPa减压条件下，将产物乙醇抽出；步骤(B)中的老化温度为100～130℃，老化时间为4～6小时；步骤(C)中SiO₂湿凝胶与溶剂的质量比为1∶1～5，碾磨时间为6～8小时；碾磨后的SiO₂湿凝胶颗粒平均粒径控制在0.5～5μm；步骤(D)中高聚物溶液质量百分浓度为：1.0～20.0wt％；步骤(E)中的水/乙醇溶液中的水与乙醇的体积比＝1∶5～10，浸渍时间控制在1～3小时；表面修饰剂溶液的浓度控制0.01～0.5mol/L；自组装时间为24～48小时。

3.根据权利要求1所述的超疏水纳米SiO₂/高聚物复合膜，其特征在于：步骤(C)中所述的溶剂与步骤(D)中高聚物溶液所使用的溶剂相同；溶剂为甲苯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺或正己烷；步骤(D)中的高聚物为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚氯乙烯；所述涂布的基材为PS、PMMA、聚对苯二甲酸乙二酯或聚碳酸酯；步骤(E)中表面修饰剂溶液的溶剂为乙醇或正己烷；表面修饰剂为氯硅烷或含氟硅烷。

4.根据权利要求3所述的超疏水纳米SiO₂/高聚物复合膜，其特征在于所述的氯硅烷为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷或乙烯基三氯硅烷；含氟硅烷为十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷或十三氟辛基三甲氧基硅烷。