[发明专利]一种环保低成本超疏水粉末材料的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种环保低成本超疏水粉末材料的制备及其应用，将微纳米材料KL中加入50％‑90％的无水乙醇搅拌1‑5min后超声分散5‑15min得到微纳米材料KL分散液；依次加入体积比为1：(1‑1.25)的长链硅烷和正硅酸乙酯；在所述微纳米材料KL混合液加入含1.9‑2.1摩尔质量的硝酸钠水溶液，继续搅拌10‑30min；将微纳米材料KL混合液进行双电极电解反应；反应结束后对所述溶液超声和洗涤离心，干燥后得到超疏水粉末。本发明增加了低表面能物质的利用率，提高了超疏水材料的产率，降低了超疏水材料的制备成本，发明采用两电极体系进行反应，缩短了反应时间。

技术领域

本发明涉及超疏水材料领域，具体地说，是涉及一种环保低成本超疏水粉末材料的制备及其应用。

背景技术

材料按湿润性分，可以分为超疏水材料，疏水材料，亲水材料，超亲水材料和两性材料。通常超疏水表面是指一定大小的水滴在材料表面的水接触角大于150°，滚动角小于10°的一类材料表面，如荷叶和蝴蝶翅膀表面就是自然界典型的超疏水表面。超疏水材料表面由于具有一些如自清洁、抗结冰、防腐蚀、防水、防雾等优异的功能，使得其在航空、汽车、防腐、建筑、减阻等领域具有广阔的应用前景。

构建超疏水表面通常需要完成两个方面的工作，一方面是制备具有微纳米结构的粗糙表面，另一方面是要用低表面能物质降低材料表面的表面能。现阶段常用的超疏水表面的制备方法有电沉积法、水热法、化学刻蚀法、气相沉积法、溶胶凝胶法、静电纺丝法、等离子处理和激光雕刻法等，这些方法虽然可以有效地制备超疏水表面，但往往需要较高要求的实验条件或只适用于特定的材料基底，而且存在微纳米结构与基底结合不牢、制备时间长、工艺复杂等问题，不便于在其他基底上进行推广和大范围实际应用。此外，在降低表面能过程中，通常会使用含氟聚合物/化合物作为低表面能物质，并涉及到丙酮、甲苯、二氯甲烷等大量有毒有机溶剂的使用，这不仅使得超疏水表面的制备成本高，还可能带来环境污染、危害人体健康等问题,因此需要一种能有效解决上述问题的环保低成本超疏水粉末材料的制备及其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保低成本超疏水粉末材料的制备及其应用，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括以下步骤：

A将微纳米材料KL中加入50％-90％的无水乙醇搅拌1-5min后超声分散5-15min得到微纳米材料KL分散液；

B依次加入体积比为1：(1-1.25)的长链硅烷和正硅酸乙酯，进一步充分搅拌得到微纳米材料KL混合液；

C在所述微纳米材料KL混合液加入含1.9-2.1摩尔物质量的硝酸钠水溶液，其中水溶液占无水乙醇的总份数为10-100，调节pH为4.5，继续搅拌10-30min；

D将微纳米材料KL混合液进行双电极电解反应；

E反应结束后对所述溶液超声和洗涤离心，干燥后得到超疏水粉末。

进一步地，所述的微纳米材料KL占总反应物质量的10％-60％。

进一步地，所述长链硅烷可以是十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

进一步地，所述长链硅烷和正硅酸乙酯占乙醇水溶液总体积的4％-6％。

进一步地，所述电解液占乙醇水溶液总体积的10％-50％。

进一步地，所述电极的间距可以为2-4.5cm,所述施加电压为10-45V。

进一步地，所述恒压反应的时间可以是30-150min。

进一步地，所述干燥温度可以是25-120℃。

进一步地，所述电解液为硝酸钠水溶液。