[发明专利]一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的耐高温液体和沸水的超滑涂层制备方法

说明书

本发明涉及一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的耐高温液体和沸水的超滑涂层制备方法。本发明包括对玻璃片基底的预处理，花状二氧化钛纳米颗粒的原位生长，透明耐沸水超滑涂层的制备步骤。该超滑涂层具备良好的液体排斥性能，对各种常见的不同温度的水系液体都表现出极好的抗浸润能力,还兼具一定的透明度。同时，利用紫外光照激发二氧化钛，使其处于激活态并与三甲基硅油发生接枝反应，大大增强了超滑涂层的锁油能力，从而使超滑涂层表现出耐高温液体和在沸水环境下的良好稳定性。本发明制备工艺简单，原料易得，成本低廉，稳定性强，适合大面积制备和应用，既适用于日常生活中的应用，同时也适用于各种抗润湿、自清洁等领域。

技术领域

本发明属于超滑表面制备技术领域，涉及超润湿涂层的制备方法，特别涉及一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的耐高温液体和沸水的超滑涂层制备方法。

背景技术

近十几年来，超滑表面对多种液体都有表现出抗润湿特性和抗粘附特性，已经引起了相当大的兴趣在研究和工业应用等领域，包括防污、液体的运输、抗腐蚀、水收集等。制备超滑表面通常结合了多空粗糙的结构设计(如悬挂结构、蜡烛结构、凹角结构等)与不与抗润湿液体互溶的油类物质(例如全氟聚醚等)从而获得普遍的高液体排斥性。

本发明的基于二氧化钛纳米颗粒的耐高温液体和沸水的透明超滑涂层，通过结合花状二氧化钛堆积形成的分层多孔结构和二氧化钛表面游离的羟基与 PMDS在紫外光照下形成缩聚反应，获得了优异的稳定性，能够耐高温液体和沸水。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、方便的工业化生产超滑涂层的方法，解决超滑涂层材料制备步骤繁杂，稳定性差，实用性低的问题。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于花状二氧化钛纳米颗粒的耐高温液体和沸水的超滑涂层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.对玻璃片基底的预处理：为更好地使二氧化钛纳米颗粒生长，对玻璃片基底进行粗糙化和巯基化处理，将玻璃片分别在丙酮、乙醇、水中超声20min，完全干燥后，得到洁净的玻璃片，将一定量的0.01mol/L浓度的NaOH溶液和(3- 巯基丙基)三甲氧基硅烷按体积比为10：1的比例混合，搅拌10min得到混合溶液，将洁净的玻璃片放入混合溶液中，浸泡1-3小时后，取出放入真空干燥箱在 100℃下，反应6-8小时，得到处理后的玻璃片基底；

B.花状二氧化钛纳米颗粒的原位生长：采用改进的无模板溶剂热法在玻璃基底上原位生长海胆状二氧化钛纳米颗粒，将一定量的无水乙醇和丙三醇按照体积比为5：2混合搅拌均匀，后逐滴加入一定量的钛酸正丁酯，得到混合溶液a；首先将混合溶液a置入高温反应釜后密封，在140℃下保温2小时，冷却至室温后，将A中得到的处理后的玻璃片基底竖直完全浸没入装有混合溶液a的反应釜中，在160-180℃下保温22-24小时，自然冷却至室温后，将玻璃片基底取出，放入真空干燥箱中，在100℃下保温2小时，随后用乙醇冲洗后，60℃干燥20min 后，再用乙醇冲洗，干燥，如此反复冲洗干燥3-5次。最后得到表面均匀涂覆花状二氧化钛涂层的玻璃片；

C.透明超滑涂层的制备：将B中得到的生长有花状二氧化钛涂层的玻璃片固定放置在旋涂仪上，开启旋涂仪，设定转速为2000rpm，取2-4ml的三甲基硅油逐滴滴加在带有涂层的玻璃片上，如此反复3-5次，然后，旋涂2-4min，直至三甲基硅油完全平整地覆盖在涂层表面，取出带有涂层的玻璃片，固定在架子上，打开紫外灯光照，保证涂层与紫外灯的平行距离在10-20cm，光照10-30 min，得到耐高温液体和沸水透明的超滑涂层。

进一步的，步骤A中，一定量的无水乙醇和丙三醇，其体积比为5：2，后加入的钛酸正丁酯溶液为乙醇和丙三醇溶液总体积的3-5％。

进一步的，步骤C中，紫外灯光照波长为365nm，强度为100-300mw/cm²。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.工艺简单，原料易得，成本低廉；