[发明专利]一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法

说明书

本发明涉及超疏水表面制备技术领域，具体的说是一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法。一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：S1、基体预处理；S2、涂料配置，构建分层纹理微纳米结构；S3、在步骤S2所获得的微纳米结构表面修饰低表面能物质，制得超疏水表面。本发明利用水玻璃作为颗粒与基体之间的粘合剂，制备出了具有优异机械稳定性的超疏水表面。本发明首次将硅酸盐作为粘合剂引入超疏水表面，证实了其可行性，其制备方法简单、快速、可大面积制备。

技术领域

本发明涉及超疏水表面制备技术领域，具体的说是一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法。

背景技术

仿生的超疏水表面具有极好的非润湿性，该非润湿性源于表面的微结构和低表面能的物质，具有潜在的应用前景。无论是微观结构的破坏还是低表面能物质的破坏，超疏水表面的憎水性都会消失。目前，许多方法（即热处理和预包埋的微胶囊）用于克服低表面能物质的失败。然而，微结构的脆弱性可能是更严重和更困难的障碍。目前，诸如电沉积、水热法、蚀刻、自组装和模板合成等等已经被用来制造超疏水表面的分层纹理结构。然而，上述方法制造的微纳米结构由于弱的机械性能，在外力下，脆弱不堪，极易被破坏，比如，手指划擦、刀割等等，进而丧失超疏水性。这极大的限制了超疏水表面的应用。在微结构之间引入粘合剂，特别是无机粘合剂是一种新颖的方法，利用粘合剂的物理或化学作用来增强微结构之间的界面可以有效地降低微结构的脆性，从而提高超疏水性表面的坚固性。

有机物虽然具有优异的耐强酸强碱性能，但是一般不耐老化，容易失效。而且，有机涂料需要溶解在有机溶剂中，而这些有机溶剂通常具有高毒性并伴有高挥发性，不仅带来安全隐患，还带来了严重的环境风险，从而限制了大规模生产和广泛应用。无机胶粘剂具有耐高温、耐老化等特点。而且，几乎所有的无机胶粘剂是以水溶液为分散介质的。水分蒸发，不会释放有毒物质。无机胶粘剂种类众多，但在超疏水表面的应用少之又少。硅酸盐胶粘剂作为使用最为广泛的无机胶粘剂之一，也具有出色耐高温、耐老化性能。但是，还没有被开发作为超疏水表面的粘合剂。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法。该发明首次将硅酸盐作为粘合剂引入超疏水表面，证实了其可行性，其制备方法简单、快速、可大面积制备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于水玻璃界面增强的超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：

S1、基体预处理；

S2、涂料配置，构建分层纹理微纳米结构；

涂料配置：称取2-4 g水玻璃，0-3 g二氧化硅，0-3 g氧化锌，溶解于3-10 mL去用离子水，搅拌5 min；将步骤S1中预处理的基体置于加热板上，使用喷枪向基体表面喷涂涂料，构建微纳米结构；

S3、在步骤S2所获得的微纳米结构表面修饰低表面能物质，制得超疏水表面。

优选地，步骤S1中，所述基体为玻璃、铜片、陶瓷或不锈钢网，将基体依次用丙酮和无水乙醇超声清洗，除去表面杂质，暖风吹干备用。

优选地，步骤S2中，水玻璃质量为3 g，二氧化硅质量为2 g，氧化锌质量为1 g，去离子水体积为5 mL。

优选地，步骤S2中，加热板温度为室温～100 ℃。

优选地，步骤S3中，所述的低表面能物质为全氟硅烷。

优选地，步骤S3中，将喷涂涂料的基体垂直放入反应釜内胆中，滴入30 µL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，密封后于120 ℃反应2 h；待反应釜自然冷却至室温，将样品取出于150 ℃加热1 h，除去物理吸附在表面上的全氟硅烷，获得表面修饰全氟硅烷的超疏水表面。