一种以高岭土为原料制备超疏油表面的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于疏油表面制备技术领域，具体涉及一种以高岭土为原料制备超疏油表 面的方法。
【背景技术】
[0002] 高岭土是一种成本低廉的粘土矿物和重要的工业原料，我国高岭土储量丰富，价 格低廉，因此加强高岭土超疏油材料的研发与制备，可以拓展高岭土的应用范围与降低超 疏油表面的制备成本。
[0003] 超疏油表面常见的制备方法包括：
[0004] 1)由热碱溶液对铝，铜等金属刻蚀，其表面得到微纳米级的多级结构，然后用全氟 硅烷类物质对其表面进行修饰以降低表面能，得到超疏油表面。
[0005] 此类方法的优点是反应条件简单，无需特殊实验设备和苛刻的实验条件，但缺点 是使用了全氟硅烷类物质，成本高，且会对水资源造成污染。
[0006] 2)利用电化学刻蚀法，通过控制电极，电解液浓度及温度，刻蚀时间，电流密度等 电化学参数对金属材料进行刻蚀，然后用全氟烷基硅烷乙醇溶液对金属材料进行修饰，得 到超疏油表面。
[0007] 这类方法的优点是经济环保，缺点是不易于大面积制备，且该工艺过程较为繁杂。
[0008] 3)在聚对苯二甲酸乙二醇酯上浸涂疏水二氧化硅纳米颗粒和甲基苯基硅氧烷树 月旨，然后对其作氧等离子体处理，最后将全氟三氯硅烷气相沉积于样品表面。
[0009] 这种方法的优点是所得超疏油材料耐磨损性能好，缺点是实验周期较长，实验设 备复杂。
【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种以高岭土为 原料制备超疏油表面的方法。该方法简单，易于实现，不需要苛刻的反应条件和复杂的反应 设备，直接使用成本低廉的粘土矿物高岭土粉为基准原料，通过简单的操作步骤，温和的反 应条件便可得到超疏油表面，且该疏油表面具有不受基底限制的优点。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种以高岭土为原料制备超疏 油表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012] 步骤一、将氢氧化钠和全氟辛酸溶解于溶剂中，得到混合溶液，然后向所述混合溶 液中加入高岭土粉，在室温条件下超声分散IOmin~30min ;所述溶剂为蒸馏水或无水乙 醇；所述氢氧化钠、全氟辛酸和高岭土粉的质量比为（〇. 1~〇. 3) : (0. 5~1. 5) : 10 ;
[0013] 步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经超声分散后的混合溶液油浴加热至50°C~ 60 °C后保温Ih~2h，得到悬浊液；
[0014] 步骤三、将步骤二中所述悬浊液均匀涂覆于基底上，然后将涂覆有悬浊液的基底 在室温条件下干燥20min~40min，再将干燥后的基底置于干燥箱中，在100°C~120°C条件 下干燥Ih~2h，最后对干燥后的基底表面进行擦拭，在基底上得到超疏油表面。
[0015] 上述的一种以高岭土为原料制备超疏油表面的方法，其特征在于，步骤一中所述 溶剂的体积为高岭土粉质量的2~3倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g。
[0016] 上述的一种以高岭土为原料制备超疏油表面的方法，其特征在于，步骤一中所述 氢氧化钠、全氟辛酸和高岭土粉的质量比为（〇. 1~〇. 2) : (0. 5~1. 2) : 10。
[0017] 上述的一种以高岭土为原料制备超疏油表面的方法，其特征在于，步骤一中所述 氢氧化钠、全氟辛酸和高岭土粉的质量比为〇. 1:1:10。
[0018] 上述的一种以高岭土为原料制备超疏油表面的方法，其特征在于，步骤一中所述 高岭土粉为化学纯试剂。
[0019] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0020] 1、本发明直接使用成本低廉的粘土矿物高岭土粉为基准原料，通过简单的操作步 骤，温和的反应条件便可得到超疏油表面，且该疏油表面具有不受基底限制的优点。
[0021] 2、本发明制备方法简单，易于实现，不需要苛刻的反应条件和复杂的反应设备，实 验周期短，使高岭土的工业应用得以扩展。
[0022] 3、采用本发明的方法制备的超疏油表面接触角可达15Γ以上，极大地降低了液 滴与基底表面的接触面积。
[0023] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1制备的超疏油表面的扫描电镜图。
[0025] 图2为菜籽油滴加到本发明实施例1制备的超疏油表面的宏观照片。
[0026] 图3为本发明实施例2制备的超疏油表面的扫描电镜图。
[0027] 图4为本发明实施例3制备的超疏油表面的扫描电镜图。
【具体实施方式】 [0028] 实施例1
[0029] 本实施例的制备方法包括以下步骤：
[0030] 步骤一、在圆底烧瓶中加入0. 3g氢氧化钠、3g全氟辛酸和72mL蒸馏水，在室温条 件下搅拌至氢氧化钠和全氟辛酸完全溶解，得到混合溶液，然后向所述混合溶液中加入30g 高岭土粉（化学纯试剂），在室温条件下超声分散20min ;
[0031] 步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经超声分散后的混合溶液油浴加热至50°C后保 温lh，得到悬浊液；
[0032] 步骤三、将步骤二中所述悬浊液均匀涂覆于基底（载玻片）上，然后将涂覆有悬浊 液的基底在室温条件下干燥30min，再将干燥后的基底置于干燥箱中，在120°C条件下干燥 2h，最后对干燥后的基底表面进行擦拭（可用卫生纸、无纺布或滤纸等擦拭），在基底上得 到超疏油表面。
[0033] 图1是本实施例制备的超疏油表面的扫描电镜图，从图中可以看出，不同粒径的 高岭土颗粒均匀散布在涂层之中，形成了微纳米二元复合结构，通常认为微纳米二元复合 粗糙结构与低表面能是得到超疏油表面所必需的两个条件，这些特点共同赋予了该涂层超 疏油的性能。
[0034] 图2为菜籽油滴加到本实施例制备的超疏油表面的宏观照片，从图中可以看出， 菜籽油滴加到该超疏油表面时有很大的静态接触角，且当表面有略微的倾斜，油滴便会从 表面滚落，说明该超疏油表面具有优异的疏油效果。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例的制备方法包括以下步骤：
[0037] 步骤一、在圆底烧瓶中加入0. 15g氢氧化钠、0. 75g全氟辛酸和30mL无水乙醇，在 室温条件下搅拌至氢氧化钠和全氟辛酸完全溶解，得到混合溶液，然后向所述混合溶液中 加入15g高岭土粉（化学纯试剂），在室温条件下超声分散30min ;
[0038] 步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经超声分散后的混合溶液油浴加热至60°C后保 温lh，得到悬浊液；
[0039] 步骤三、将步骤二中所述悬浊液均匀涂覆于基底（载玻片）上，然后将涂覆有悬浊 液的基底在室温条件下干燥40min，再将干燥后的基底置于干燥箱中，在KKTC条件下干燥 2h，最后对干燥后的基底表面进行擦拭（可用卫生纸、无纺布或滤纸等擦拭），在基底上得 到超疏油表面。
[0040] 图3是本实施例制备的超疏油表面的扫描电镜图，从图中可以看出，不同粒径的 高岭土颗粒均匀散布在涂层之中，形成了微纳米二元复合结构，通常认为微纳米二元复合 粗糙结构与低表面能是得到超疏油表面所必需的两个条件，这些特点共同赋予了该涂层超 疏油的性能。
[0041] 实施例3
[0042] 本实施例的制备方法包括以下步骤：
[0043] 步骤一、在圆底烧瓶中加入0. 15g氢氧化钠、0. 75g全氟辛酸和15mL无水乙醇，在 室温条件下搅拌至氢氧化钠和全氟辛酸完全溶解，得到混合溶液，然后向所述混合溶液中 加入5g高岭土粉（化学纯试剂），在室温条件下超声分散IOmin ;
[0044] 步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经超声分散后的混合溶液油浴加热至55°C后保 温1.5h，得到悬浊液；
[0045] 步骤三、将步骤二中所述悬浊液均匀涂覆于基底（铝合金金属片）上，然后将涂覆 有悬浊液的基底在室温条件下干燥20min，再将干燥后的基底置于干燥箱中，在IKTC条件 下干燥I