[发明专利]一种超疏水材料及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种超疏水材料及其制备方法。通过控制搅拌时间、加入TEOS及氨水的量，实现在合金基底上构筑特殊结构的超疏水材料；核结构是正十二面体结构，包覆二氧化硅后并不改变其结构。同时结合刻蚀合金构筑的微米结构，相互镶嵌，增大疏水材料表面的粗糙程度，减小液滴与固体表面的接触面积同时增大疏水材料与膜层的致密度，有效地保护了基底。利用该方法在合金上构筑的超疏水材料具有长期稳定性，自清洁性、耐蚀性以及耐磨性。

技术领域

本发明涉及的是一种疏水材料。本发明也涉及的是一种疏水材料的制备方法。

背景技术

受到自然界动植物的启发，如荷叶，玫瑰花瓣，壁虎的脚，水稻叶子等都具有超疏水性能。仿照这些动植物的特性，制备出了人工疏水表面及润湿性可控的界面。超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°，滚动角小于10°的表面。由于超疏水材料具有独特的表面性能，如：自清洁性、抗腐蚀性、自愈合性等，可广泛应用于日常生活、航空航天、汽车工业等领域中，同时也引起了人们对超疏水材料研究的极大兴趣。研究表明，超疏水材料的制备采用两种方法，一是在疏水材料表面上构筑微观结构；二是在粗糙表面上修饰低表面能物质。降低表面自由能较容易实现，因此超疏水材料制备关键是构筑合适的表面微观几何结构。

现有技术中，由于超疏水材料需要具备的粗糙结构导致超疏水材料的强度和耐久性差，在许多领域应用受到限制。尤其在恶劣的外部环境下长期使用，会破坏材料的微纳米结构，从而抗腐蚀性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的自清洁性、耐蚀性较好的超疏水材料。本发明的目的还在于提供一种超疏水材料的制备方法。

本发明的超疏水材料是通过化学刻蚀和浸涂法在合金基底上制备得到的的具有正十二面体纳米结构的超疏水晶体表面。

所述的具有正十二面体纳米结构的超疏水晶体是在具有正十二面体超疏水结构的ZIF-8的外面包袱SiO₂。

本发明的超疏水材料的制备方法包括：

步骤一：按照摩尔比为2～4:1的量将2-甲基咪唑甲醇溶液与硝酸锌甲醇溶液混合，搅拌5min后静置24h,用甲醇清洗三次，干燥，得到得到ZIF-8粉末；

步骤二：将ZIF-8粉末与十六烷基三甲基溴化铵按照8～10:1的重量比溶于无水乙醇中；

步骤三：将正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水按照体积比为0.5：1：0.4的比例混合制成正硅酸乙酯无水乙醇溶液；

步骤四：正硅酸乙酯无水乙醇溶液滴加到步骤二得到的溶液中，室温搅拌18h,用体积比1:1的去离子水与无水乙醇溶液洗涤三次，干燥；

步骤五：将步骤四得到的材料溶于体积比为7.5:2.5:0.5的乙醇、去离子水、十六烷基三甲氧基硅烷溶液中，调pH＝4.5，搅拌1小时，用去离子水、无水乙醇离心，干燥；

步骤六：将步骤五得到的材料E分散在正己烷中超声10min，将合金浸入该溶液中，放入75℃烘箱中2h，取出得超疏水材料。

所述合金先进行预处理，所述预处理包括：(1)用砂纸打磨以及在无水乙醇中超声清洗，用去离子水清洗，干燥；(2)浸泡到体积比为20:8:1的去离子水：盐酸：乙酸溶液中，刻蚀7min；取出用去离子水冲洗，干燥。

本发明利用ZIF-8特有的正十二面体超疏水结构，在其外面包袱上SiO₂提高其抗腐蚀性能；进一步采用用低表面能物质修饰，获得性能优良的超疏水材料。通过化学刻蚀和浸涂法在合金基底上制备的具有正十二面体纳米结构的超疏水晶体表面。制备的核结构是正十二面体结构。