[发明专利]一种喷雾沉积制备超疏水膜的方法

说明书

本发明是一种喷雾沉积制备超疏水膜的方法，其特点是，包括以下三个步骤：氟化改性纳米二氧化硅制备、氟化改性纳米二氧化硅混合溶液制备和超疏水膜制备，按质量份，环己烷溶剂28份、氟硅烷低表面能试剂1份、纳米二氧化硅0.5‑2.5份配比，获得氟化改性纳米二氧化硅；将氟化改性纳米二氧化硅融于无水乙醇溶剂中，在室温条件下，搅拌得到均匀的氟化改性纳米二氧化硅混合溶液；采用喷雾沉积法，制成均匀的混合溶液沉积在PVDF基膜上，沉积完成后表面烘干，在PVDF基膜表面形成超疏水层；喷涂的纳米涂层对基膜几乎没有损伤，使膜保持疏水性，维持稳定的出水水质及渗透通量，喷涂的纳米涂层耐污染性能优良，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及制备超疏水膜方法领域，特别是涉及一种喷雾沉积制备超疏水膜的方法。

背景技术

荷叶表面具有超疏水自清洁功能，超疏水表面的微观结构和低表面自由能是超疏水表面两个重要因素，在制备膜蒸馏时，模拟超疏水生物表面的微观或纳米尺度结构，将膜材料表面处理成超疏水性，则可减小料液溶质所造成的膜污染，在长时间运行过程中，使膜保持疏水性，维持稳定的出水水质及渗透通量。

目前，构建超疏水表面的方法有很多，例如溶胶-凝胶法、模板法、等离子处理、纳米粒子沉积、采用氟硅烷涂层和多组分混合物相分离制备超疏水表面，这些路线可以通过降低粗糙表面的表面自由能，或表面材料粗糙化，也可以两者结合产生超疏水表面。

物质表面张力由表面的化学成分决定，而表面的几何结构决定了这些力如何作用于液体，因此，可以通过改变这两个参数之一来调整表面润湿性。通过低表面能材料，特别是氟硅烷的功能化来降低表面自由能，是产生超疏水表面最常见的方法，此外，还尝试生成具有多级表面粗糙度的纳米结构表面形貌，以便将表面润湿性调节到极值，一些纳米复合材料可以用来粗糙表面，如纳米二氧化钛，纳米二氧化硅等。目前，由于二氧化硅纳米粒子在纳米复合膜的制备中表现出良好的性能和相容性，对二氧化硅和氟硅烷相结合制备超疏水表面的研究很多，但是面临制备工艺比较复杂，成本较高，难以大规模生产的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，创造性提出了喷雾沉积制备超疏水膜的方法，在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上形成一层纳米级的超疏水表面，制备得到超疏水纳米复合膜，喷涂的纳米涂层对基膜几乎没有损伤，耐污染性能好。

本发明采用的技术方案是：一种喷雾沉积制备超疏水膜的方法，其特征是，它包括以下步骤：

(1)氟化改性纳米二氧化硅制备：

按质量份，环己烷溶剂28份、氟硅烷低表面能试剂1份、纳米二氧化硅0.5-2.5份配比，将0.5-2.5份纳米二氧化硅和28份环己烷置于容器中，将容器置于超声清洗机中，超声震动20min后，形成均匀的纳米二氧化硅分散液，将装有纳米二氧化硅分散液的容器置在磁力搅拌器上进行搅拌，再将1份氟硅烷低表面能试剂，逐滴加入到装有纳米二氧化硅分散液的容器内，搅拌4-8h，温度控制在50℃，得到氟化改性纳米二氧化硅溶液，经2500r/min离心机，离心10min后，去除上层清液，得到氟化改性纳米二氧化硅凝胶，在80-120℃下，烘干3-5h后，研磨得到氟化改性纳米二氧化硅；

(2)氟化改性纳米二氧化硅混合溶液制备：

按质量份比，将步骤(1)中的氟化改性纳米二氧化硅1份融于79份无水乙醇溶剂中，在室温条件下，搅拌2-4h，得到均匀的氟化改性纳米二氧化硅混合溶液；

(3)超疏水膜制备：

将步骤(2)中得到均匀的氟化改性纳米二氧化硅混合溶液，采用喷雾沉积法，喷涂压力控制在0.2-0.6Mpa，喷涂距离为10-15cm，沉积在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上，喷涂后静置20-40min，在60-100℃下，鼓风干燥3-5h，得到超疏水膜。

在步骤(1)中，按质量份比，氟硅烷低表面能试剂1份、纳米二氧化硅1份。