專利名稱:一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明提供一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
荷葉表面之所以有這種自清潔能力,是由于荷葉表面是超疏水表面(通常將接觸角大于150°的表面稱為超疏水表面),其表面與水的接觸角達(dá)160.4±0.7° ,而滾動角只有1.9°。除了荷葉以外,自然界中還有很多植物的表面具有超疏水性,如芋頭葉、甘藍(lán)、水稻葉等,由于超疏水表面與水滴的接觸面積非常小,且水滴極易從表面滾落,因此,超疏水表面不僅具有自清潔功能,而且還具有防電流傳導(dǎo)、防腐蝕、防水、防霧、防雪、防霜凍、防霉、防粘附、防污染等功能,因而在建筑、服裝紡織、液體運(yùn)輸、生物醫(yī)學(xué)、日用品包裝、交通運(yùn)輸工具以及微量分析等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。超疏水表面材料用在室外天線、太陽能面板、光電轉(zhuǎn)換器上可以防止雪的黏附。因而制備超疏水性的納米SiO2膜具有較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種采用價廉的水玻璃作原料、操作簡便、成本低、產(chǎn)品性能優(yōu)良的超疏水性SiO2膜的制備方法。其技術(shù)內(nèi)容為:
一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,其特征在于采用以下步驟:(1)以正硅酸乙酯為硅源,采用溶膠-凝膠法制備SiO2溶膠,具體步驟是將去離子水、氨水和無水乙醇按體積比為2:3:10的比例混合成后攪拌并升溫至70°C得A液,將正硅酸乙酯和無水乙醇按體積比為1:1的比例混合并滴入少許三乙醇胺得B液,將B液緩慢滴入在攪拌中的A液,保溫2h即得到SiO2溶膠;(2)以氨基硅油為改性劑,按氨基硅油:無水乙醇=1:2的比例配制成改性液,緩慢地滴加入不斷攪拌的SiO2溶膠中,陳化36h后即得SiO2改性溶膠;(3)將2^3滴SiO2改性溶膠滴于載玻 片上,涂膜儀的旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min,運(yùn)行2(T60s得到SiO2膜,置于100°C的烘箱中干燥2h即得超疏水性SiO2膜。所述的一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,特征在于:步驟(I)中,正硅酸乙酯的用量按與A和B液中無水乙醇的總量比為1:6,三乙醇胺的用量按20ml的正硅酸乙酯加 0.25ml。所述的一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,特征在于:步驟(2)中,改性劑的用量按與正硅酸乙酯的體積比為1:2。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其優(yōu)點(diǎn)為:
1、以正硅酸乙酯為原料,采用簡單的溶膠-凝膠法就制得由納米級球形SiO2顆粒組成的納米膜,且顆粒大小比較均勻(如圖2所示);
2、以氨基硅油為改性劑,可制得接觸角高達(dá)166.12°超疏水性的納米SiO2膜。
圖1是納米SiO2膜的接觸角視頻 圖2是納米SiO2膜的SEM圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:
USiO2溶膠的制備:將去離子水、氨水和無水乙醇按體積比為2:3:10的比例混合成后攪拌并升溫至70°C得A液,將正硅酸乙酯和無水乙醇按體積比為1:1的比例混合,并滴入少許三乙醇胺得B液,三乙醇胺的用量按20ml的正硅酸乙酯加0.25ml,正硅酸乙酯的用量按與A和B液中無水乙醇的總量比為1:6,將B液緩慢滴入在攪拌中的A液,保溫此即得到SiO2溶膠;
2、SiO2溶膠的改性:以氨基硅油為改性劑,按氨基硅油:無水乙醇=1:1的比例配制成改性液,改性劑的用量按與正硅酸乙酯的體積比為1:2,將改性液緩慢地滴加入不斷攪拌的SiO2溶膠中,陳化36h后即得SiO2改性溶膠;
3、超疏水性SiO2膜的制備:將2 3滴SiO2改性溶膠滴于載玻片上,涂膜儀的旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min,運(yùn)行2(T60s得到SiO2膜,置于100°C的烘箱中干燥2h即得超疏水性SiO2膜。經(jīng)測試,所制得SiO2膜的接觸角為164.50°,掃描電鏡觀察SiO2為球形。實(shí)施例二:
步驟與實(shí)施例一基本一樣,不同的是在步驟3中是將3滴SiO2改性溶膠滴于載玻片上,運(yùn)行60s得到SiO2膜。USiO2溶膠的制備:將去離子水、氨水和無水乙醇按體積比為2:3:10的比例混合成后攪拌并升溫至70°C得A液,將正硅酸乙酯和無水乙醇按體積比為1:1的比例混合,并滴入少許三乙醇胺得B液,三乙醇胺的用加量按20ml的正硅酸乙酯加0.25ml,正硅酸乙酯的用量按與A和B液中無水乙醇的總量比為1:6,將B液緩慢滴入在攪拌中的A液,保溫2h即得到SiO2溶膠;
2、SiO2溶膠的改性:以氨基硅油為改性劑,按氨基硅油:無水乙醇=1:1的比例配制成改性液,改性劑的用量按與正硅酸乙酯的體積比為1:2,將改性液緩慢地滴加入不斷攪拌的SiO2溶膠中,陳化36h后即得SiO2改性溶膠;
3、超疏水性SiO2膜的制備:將2 3滴SiO2改性溶膠滴于載玻片上,涂膜儀的旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min,運(yùn)行2(T60s得到SiO2膜,置于100°C 的烘箱中干燥2h即得超疏水性SiO2膜。經(jīng)測試,所制得SiO2膜的接觸角為166.30°,掃描電鏡觀察SiO2為球形,如圖1和圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,其特征在于采用以下步驟:(1)以正硅酸乙酯為硅源,采用溶膠-凝膠法制備SiO2溶膠,具體步驟是將去離子水、氨水和無水乙醇按體積比為2:3:10的比例混合成后攪拌并升溫至70°C得A液,將正硅酸乙酯和無水乙醇按體積比為1:1的比例混合并滴入少許三乙醇胺得B液,將B液緩慢滴入在攪拌中的A液,保溫2h即得到SiO2溶膠;(2)以氨基硅油為改性劑,按氨基硅油:無水乙醇=1:2的比例配制成改性液,緩慢地滴加入不斷攪拌的SiO2溶膠中,陳化36h后即得SiO2改性溶膠;(3)將2^3滴SiO2改性溶膠滴于載玻片上,涂膜儀的旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min,運(yùn)行2(T60s得到SiO2膜,置于100°C的烘箱中干燥2h即得超疏水性SiO2膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,特征在于:步驟(1)正硅酸乙酯的用量按與A和B液中無水乙醇的總量比為1:6,三乙醇胺的用量按20ml的正硅酸乙酯加0.25ml。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,特征在于:步驟(2)中,改性劑的用量按與正硅酸`乙酯的體積比為1:2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超疏水性納米二氧化硅膜的制備方法,其特征在于采用以下步驟(1)以正硅酸乙酯為硅源,采用溶膠-凝膠法制備SiO2溶膠;(2)以氨基硅油為改性劑,按氨基硅油∶無水乙醇=1∶2的比例配制成改性液,緩慢地滴加入不斷攪拌的SiO2溶膠中,陳化36h后即得SiO2改性溶膠;(3)將2~3滴SiO2改性溶膠滴于載玻片上,涂膜儀的旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min,運(yùn)行20~60s得到SiO2膜,置于100℃的烘箱中干燥2h即得超疏水性SiO2膜。本發(fā)明制備的SiO2膜潤濕接觸角高達(dá)166.30°,屬于超疏水性表面,可用于作抗水劑、催化劑、催化劑載體和石油化工等領(lǐng)域。
文檔編號B82Y30/00GK103102082SQ20131004136
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者許珂敬, 張迎迎, 孫慶文 申請人:山東理工大學(xué)