[发明专利]用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水涂层、超疏水材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水涂层，其特征在于，所述涂层包括第一双层结构，所述第一双层结构由聚电解质层和沉积在聚电解质层上的粒径为10～50nm的SiO₂球形纳米粒子层构成；所述第一双层结构的外表面修饰有低表面能物质层。

2.如权利要求1所述的超疏水涂层，其特征在于，所述第一双层结构的个数为1个；

优选地，所述第一双层结构的内表面有第二双层结构，所述第二双层结构由聚电解质层和沉积在聚电解质层上的粒径为70～500nm的SiO₂球形纳米粒子层构成，所述第二双层结构中的SiO₂球形纳米粒子层与第一双层结构中的聚电解质层接触。

3.如权利要求2所述的超疏水涂层，其特征在于，所述第二双层结构的个数为至少1个，优选1～3个。

4.如权利要求1-3之一所述的超疏水涂层，其特征在于，所述低表面能物质层的材料选自三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、正十二烷基硅烷或正十八烷基三氯烷中任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述聚电解质层的材料是聚阳离子电解质，优选聚二烯丙基二甲基氯化铵；

优选地，低表面能物质层的厚度是4纳米～10微米；

优选地，所述用于油水分离的具有阶层粗糙结构的粒子涂层的厚度为10-600纳米。

5.一种用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水材料，其特征在于，所述材料包括多孔基材以及涂敷在多孔基材上的如权利要求1-4之一所述的具有阶层粗糙结构的超疏水涂层。

6.如权利要求5所述的超疏水材料，其特征在于，所述多孔基材选自单层或多层的不锈钢平织网、不锈钢冲压板、不锈钢烧结网、不锈钢纤维毡、玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚丙烯、聚偏氟乙烯或膨体聚四氟乙烯中的任意一种或者至少两种的组合。

7.一种如权利要求5或6所述的用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：采用层层自组装的方法，将带负电荷的SiO₂球形纳米粒子和带正电荷的聚电解质交替吸附，通过静电作用将聚电解质以及SiO₂球形纳米粒子交替自组装到多孔基材的表面，然后再进行低表面能物质的修饰，得到用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水材料。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将清洗干净并用惰性气体吹干后得到的多孔基材浸入到聚电解质的水溶液中，1～10分钟后取出，在多孔基材上沉积聚电解质，用蒸馏水洗涤以除去非静电吸附的聚电解质，然后用惰性气体吹干；

（2）将步骤（1）得到的沉积有聚电解质的多孔基材，浸入到含有粒径为10～50nm SiO₂球形纳米粒子的乙醇悬浊液中，1～10分钟后取出，用蒸馏水洗涤干净，惰性气体吹干；

（3）将步骤（2）得到的多孔基材采用气相或者液相浸没方法，在10～50nmSiO₂球形纳米粒子表面修饰低表面能物质，得到用于油水分离的具有阶层粗糙结构的超疏水材料。