[发明专利]一种具有pH响应的无氟超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有pH响应的无氟超疏水涂层的制备方法，具体为：首先，将DPAEMA、SMA、引发剂和溶剂加入到密封反应釜中，搅拌反应，将所得产物用正己烷沉淀两次，真空干燥，得到共聚物；其次，将氨水、TMES和TEOS溶解在无水乙醇中，搅拌反应后离心，真空干燥，研磨成粒，即为改性纳米SiO₂粒子；之后将共聚物、改性纳米SiO₂粒子和PDMS溶解于溶剂中，超声分散，形成均匀稳定的溶液，最后，将基底浸泡在溶液中，干燥，即可形成无氟超疏水涂层。该方法增强了涂层与基底之间的粘合度，同时提高了涂层的机械耐久性和抗紫外性；在制备超疏水涂层时所用材料不含氟，符合绿色环保的要求。

技术领域

本发明属于疏水材料制备技术领域，具体涉及一种具有pH响应的无氟超疏水涂层的制备方法。

背景技术

超疏水材料以自然界中荷花表面附着水滴自由下落，且出淤泥而不染为研究论据，在自清洁，油水分离，抗菌防潮包装方面应用广泛而备受关注。而目前许多制备超疏水涂层的方法中都涉及到含氟聚合物的使用，这类聚合物对人类健康和环境所带来的问题不容忽视，因此出于对环保和可持续战略的需求，使用环保的无氟涂层来实现类似的功能势在必行。

目前材料发展的一个趋势就是将功能材料与结构材料结合起来，使其在满足材料固有性能的同时还能赋予材料某些特殊的功能，以拓宽材料的应用范围。在智能材料领域中，pH响应性材料由于操作简单，无需额外修饰成为最活跃且最具有发展潜力的一个分支，可以应用于日常生活领域、医药卫生领域、工农业生产领域及国防事业领域，涉及面广泛。

采用自由基共聚的方法制备机械耐久性强和抗紫外性强的无氟超疏水涂层，并将其应用到不同的基底上，可以生产出不同的功能化产品，增强产品的附加价值，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有pH响应的无氟超疏水涂层的制备方法，增强了涂层与基底之间的粘合度，同时提高了涂层的机械耐久性和抗紫外性。

本发明所采用的技术方案是，一种具有pH响应的无氟超疏水涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将DPAEMA、SMA、引发剂和溶剂加入反应釜中，之后向反应釜中通入氮气排除其中的空气，密封反应釜，在60℃～70℃的恒温油浴下搅拌反应6h～10h，再将所得产物用正己烷沉淀两次，最后，在40℃～70℃条件下真空干燥12h～24h，得到共聚物；

步骤2，将质量分数为25％的氨水、TMES和TEOS溶解在无水乙醇中，在60℃～70℃的恒温油浴下搅拌反应4h～6h，之后采用离心处理，使固液分离，将得到的固体物质用去离子水洗涤2次，在90℃～120℃条件下真空干燥12h～24h，最后，研磨成粒径为70～100nm的颗粒，即为改性纳米SiO₂粒子；

步骤3，将经步骤1后得到的共聚物、步骤2后得到的改性纳米SiO₂粒子和PDMS在搅拌的状态下溶解于溶剂中，超声分散30min，形成均匀稳定的溶液；

步骤4，将基底依次采用丙酮、无水乙醇和去离子水洗涤2次，之后将基底浸泡在经步骤3后得到的溶液中，最后，将基底在100℃～130℃条件下干燥2h～4h，即可形成无氟超疏水涂层。

本发明的特点还在于，

步骤1中，通入氮气的时间为30min～60min；DPAEMA、SMA、引发剂和溶剂的质量比为6.28～12.56：3.38～13.52：0.08～0.24：65。

步骤1中，引发剂为偶氮二异丁腈或者过氧化二苯甲酰。

步骤1中，溶剂为乙酸乙酯、甲苯、乙腈中的任意一种或者两种。

步骤2中，氨水、TMES、TEOS和无水乙醇的质量比为2：1～3：2：50。