[发明专利]一种二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层及其制备方法，首先用硬脂酸对纳米二氧化钛进行改性，并制备十七氟癸基三甲氧基硅烷水解后的溶胶，然后将改性纳米二氧化钛和十七氟癸基三甲氧基硅烷水解后的溶胶配制成涂层溶胶，最后将涂层溶胶刷涂到试样表面，加热烘干后得到二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层。本发明通过一步法同时了实现了粗糙结构的构建和低表面能物质的修饰，可在多种亲水表面制备超疏水涂层，从而使这一涂层技术可广泛应用于实际；此外，本发明所制备的超疏水涂层具有愈合能力，在受到化学破坏时，不需要再添加实验材料，仅通过加热愈合处理就可重新赋予其一定程度的超疏水能力。

技术领域

本发明属于涂层防护领域，具体涉及一种二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层及其制备方法。

背景技术

材料的腐蚀失效所造成的巨大经济损失已引起了社会的广泛关注，涂层防护是延长材料服役寿命的有效手段。近年来，超疏水涂层因其优异的耐腐蚀性能深得青睐，但是机械力或化学作用会使涂层防护效果减弱甚至是消失。构造超疏水表面的关键因素包括构造表面复合尺寸的粗糙结构和降低表面能。因此，近年来合成超疏水材料的主要思路如下：其一是疏水材料的选择及构造表面的粗糙结构；其二是首先对亲水材料进行分级处理，这个过程通常需要强酸或者电解处理，然后利用低表面能物质进行改性。从构造涂层本身出发，赋予超疏水涂层修复能力是目前解决这一难题的最有效方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层及其制备方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种二氧化钛/氟硅氧烷超疏水可愈合涂层，通过下述步骤制备得到：

步骤1：将硬脂酸和纳米二氧化钛粉末均匀分散在无水乙醇和去离子水的混合溶剂中，然后放入100-120℃烘箱中保温2-5h得到改性纳米二氧化钛粉末，其中所述硬脂酸和纳米二氧化钛的质量比为1：(5-7)；

在步骤1中，所述硬脂酸、纳米二氧化钛和去离子水的质量比为1:6.25:25，所述混合溶剂中无水乙醇和去离子水的体积比为3:2；将硬脂酸和纳米二氧化钛粉末均匀分散在无水乙醇和去离子水的混合溶剂中后，在25-30℃室温下磁力搅拌2-4h，然后放入110℃烘箱中保温3h得到干燥粉末，研磨后过800目筛，得到改性纳米二氧化钛粉末。

步骤2：将十七氟癸基三甲氧基硅烷、去离子水和浓度为0.1-1mol/L的氨水加入到无水乙醇溶剂中，所述十七氟癸基三甲氧基硅烷在氨水的催化作用和水的加速作用下进行水解得到主要成分为十七氟癸基三硅醇的蓝-白色透明溶胶，其中所述十七氟癸基三甲氧基硅烷、去离子水和氨水三者的体积比为1：(3-5)：(3-5)；

在步骤2中，所述十七氟癸基三甲氧基硅烷、去离子水、氨水和无水乙醇四者的体积比为1:4:4:100；将去离子水和氨水加入到无水乙醇溶剂中并在25-30℃室温下磁力搅拌20-40min，然后向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷并继续在25-30℃室温下磁力搅拌20-40min，得到主要成分为十七氟癸基三硅醇的蓝-白色透明溶胶。

十七氟癸基三甲氧基硅烷的水解可参考下述反应式：

R＝CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂

步骤3：将步骤1制得的改性纳米二氧化钛粉末均匀分散在无水乙醇和去离子水的混合溶剂中得到悬浮液，将所述悬浮液加入到步骤2制得的蓝-白色透明溶胶中，得到主要成分为十七氟癸基三硅醇和改性纳米二氧化钛的白色溶胶，其中所述改性纳米二氧化钛与去离子水的质量比为1：(3-5)，所述无水乙醇、去离子水和蓝-白色透明溶胶的体积比为1:1：(4-6)；