[发明专利]纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法

权利要求书

1.一种纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备纳米二氧化硅溶胶；

（2）制备表面修饰 APTES 的低表面能纳米二氧化硅；

（3）制备 PDMS/纳米二氧化硅杂化胶液；

（4）在基体上制备 PDMS 膜；

（5）制备 PDMS/纳米二氧化硅杂化超疏水涂层;

（6）测试PDMS/纳米二氧化硅超疏水涂层的憎水性能：采用 Drop Meter A-20 接触角测量系统进行测量，所述测量系统基于界面形状分析法测量物体表面接触角，根据液滴形状计算出接触角，对每一被测涂层的静态接触角进行测量时，分别在此涂层上取 5 个不同的点进行测量，取五个点静态接触角测量值的平均值；

（7）测试PDMS/纳米二氧化硅超疏水涂层的稳定性：采用 Drop Meter A-20 接触角测量系统进行测量，所述测量系统基于界面形状分析法测量物体表面接触角，根据液滴形状计算出接触角，对每一被测涂层的静态接触角进行测量时，分别在此涂层上取 5 个不同的点进行测量，取五个点静态接触角测量值的平均值。

2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，步骤（1）具体包括以下步骤：

（101）将 300 mL 的 TEOS 溶解于无水乙醇中获得 3500 mL 的无水乙醇与 TEOS 的混合液；

（102）将 TEOS 与无水乙醇的混合液倒入安装有电动搅拌器、滴液漏斗和冷凝器三口烧瓶中，三口烧瓶的容量为 5000 mL；

（103）滴液漏斗中装有氨水的蒸馏水溶液，蒸馏水与氨水的体积比为 2：7；

（104）开启三口烧瓶上的电动搅拌器，同时打开并调节滴液漏斗的开关，使 180 mL 的氨水蒸馏水溶液以 15 mL/min 的速度均匀滴入三口烧瓶，继续搅拌 1 小时后制备出纳米二氧化硅溶胶。

3.根据权利要求1或2所述的纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，步骤（2）具体包括以下步骤：

（201）将 40 mL 的 FAS-17、40 mL 的 APTES 与 40 mL 的 pH 值为 3 的醋酸水溶液混合物加入到盛有纳米二氧化硅溶胶的三口烧瓶中，并机械搅拌；

（202）将混合物体系放置在 60℃的水浴中，保持 6 小时，制备出经 FAS-17 和 APTES协同修饰的纳米二氧化硅溶胶；

（203）将协同修饰的纳米二氧化硅溶胶在 120℃的干燥箱中干燥 24 小时，除去溶剂和副产物，将干燥的溶胶研磨并用 300 目的分样筛过滤，制备出表面修饰 APTES 的低表面能纳米二氧化硅粒子。

4.根据权利要求2或3所述的纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，步骤（3）具体包括以下步骤：

（301）将 50 g 的 PDMS、1 g 的 DBTD 和 5 g 的 EPTMS 分别加入到装有电动搅拌器的长颈玻璃瓶中，继续向体系中加入 200 mL 的 120# 溶剂油，室温下机械搅拌10 分钟；

（302）在机械搅拌作用下，向体系中加入 5 g 经过表面修饰的纳米二氧化硅粒在机械搅拌作用下，向体系中加入 5g经过表面修饰的纳米二氧化硅粒子；

（303）继续搅拌 15 分钟后，将混合物放入超声波分散机中超声波分散 30 分钟，使纳米粒子在体系中均匀分散；

（304）向体系中加入 1g钛酸四丁酯和50 mL溶剂油的混合物，继续机械搅拌 5 分钟，获得 PDMS/纳米二氧化硅杂化胶液。

5.根据权利要求3或4所述的纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，步骤（4）具体包括以下步骤：

（401）将基体分别用丙酮与无水乙醇超声波清洗 30 分钟，再用蒸馏水超声波清洗15分钟，将清洗后的基体放置于 60℃的干燥箱中干燥 15 分钟，获得表面清洁的基体；

（402）将 PDMS/纳米二氧化硅杂化胶液均匀地涂覆在表面清洁的基体之上，并放置于60℃的干燥箱中加热 5 分钟，获得表面覆盖 PDMS 膜的基体。

6. 根据权利要求1～5任一项所述的纳米二氧化硅杂化超疏水涂层制备及其性能测试方法，其特征在于，步骤（5）具体包括以下步骤：将50g经表面修饰的纳米二氧化硅粒子与500mL的120#溶剂油的混合物均匀地涂覆在覆盖 PDMS 膜的基体之上，最后将处理后的基体放置于 100℃的干燥箱中干燥 1 小时，使纳米二氧化硅粒子与 PDMS 发生协同自组装，同时使纳米二氧化硅粒子化学接枝于 PDMS 的表面，在基体上形成具有超疏水特性的PDMS/纳米二氧化硅杂化超疏水涂层。