一种疏水疏油涂层及其制备方法

本发明属于功能性材料技术领域，具体涉及一种疏水疏油涂层及其制备方法。

背景技术：

防污是无论在公共场所还是个人空间都需要做的事情，可现在大多场所都是去污，并未做到防污。

防污对表面材料的要求较高，现有的表面材料一般只具有疏水性或疏油性，当在复杂环境中使用时，防污效果依然非常不理想。

因此，亟需一种能够在复杂环境中使用的涂层材料。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题提供一种疏水疏油涂层及其制备方法。

其一，本发明为了解决上述技术问题提供一种疏水疏油涂层的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、取基底，先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，干燥，得到预处理基底；

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后从a溶液中匀速垂直提拉出所述预处理基底，室温下静置，得到基础涂层；

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中匀速垂直提拉出所述基础涂层，室温下静置，得到改性涂层；

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层加热烘干，冷却至室温，即得到疏水疏油涂层匀速浸没于匀速。

本发明的制备方法有益效果是：

1、本发明通过浸没烘干即可制备得到涂层，制备过程非常简单，不需要过多的操作步骤，制造成本低，利于推广；

2、本发明制备得到的疏水疏油涂层具有很好的疏水性和疏油性，应用非常广泛。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在步骤s1中，所述基底为玻璃。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于溶液的贴覆。

进一步，在步骤s1中，所述干燥为放入80℃烘箱中干燥至恒重或吹风机热风吹干。

采用上述进一步方案的有益效果是：避免水分影响材料的贴覆。

进一步，在步骤s2中，所述a溶液由如下重量份的组分组成：3.55-3.6份的氨基丙烯酸树脂，95.5-95.8份的无水乙醇和0.55-0.6份的纳米二氧化硅。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述原料及其配比，能够制备得到底层。而且，本发明发现，a溶液中纳米二氧化硅的添加量可以改变涂层表面的微观结构，随着纳米二氧化硅添加量的增大，涂层表面会越来越粗糙，从而能够改变涂层表面的界面效应。

进一步，在步骤s2中，所述匀速垂直提拉的速度为0.1cm/s，所述静置的时间为1-5min。

采用上述进一步方案的有益效果是：制备得到的底层更加均匀。

进一步，在步骤s3中，所述b溶液由如下重量份的组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的溶剂和0.39份的去离子水。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于对底层进行改性，提高疏水疏油性。

进一步，所述溶剂为异丙醇、丙酮和频呐酮中的任意一种。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述溶剂，能够使制备的涂层同时具备疏水疏油性。而且，本发明发现，使用的溶剂为异丙醇、正己烷、丙酮制备出的涂层都达不到超疏水性，且三者中只有异丙醇、丙酮制备出的涂层具有疏油性，只有频呐酮制备出的涂层才能达到超疏水疏油性，因此溶剂可选择为异丙醇、丙酮和频呐酮。

进一步，在步骤s3中，所述匀速垂直提拉的速度为0.5cm/s，所述静置的时间为1-5min。

采用上述进一步方案的有益效果是：表层更均匀。

进一步，在步骤s4中，所述加热烘干的温度为150℃，时间为1h。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于干燥成涂层。

其二，本发明为了解决上述技术问题提供一种疏水疏油涂层。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

本发明的疏水疏油涂层有益效果是：

1、本发明的疏水疏油涂层具有非常好的自清洁功能，能有效地改善器件表面脏污现象，减少污渍附着，进而有效减少病毒的滋生及传播。

2、本发明的疏水疏油涂层应用广泛，能附着于公共场所和公共用品的表面，如电梯按钮、扶手和硬币等，能从源头上达到防污效果，减少病毒附着，有效抑制各类病毒传播。

附图说明

图1为本发明纳米二氧化硅添加量改变制得的涂层的水油接触角的关系曲线图；

图2为本发明的实验例1中，当a溶液中纳米二氧化硅添加量为0％时，制备得到的涂层的扫描电镜示意图；

图3为本发明的实验例1中，当a溶液中纳米二氧化硅添加量为5％时，制备得到的涂层的扫描电镜示意图；

图4为本发明的实验例1中，当a溶液中纳米二氧化硅添加量为10％时，制备得到的涂层的扫描电镜示意图；

图5为本发明的实验例1中，当a溶液中纳米二氧化硅添加量为20％时，制备得到的涂层的扫描电镜示意图；

图6为本发明的实验例3的视频截图；

图7为本发明的实验例4的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、采用玻璃为基底，将所述基底先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，放入80℃烘箱中干燥至恒重，得到预处理基底。

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后从a溶液中将所述预处理基底从一端按照0.1cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置5min，得到基础涂层。其中，a溶液由如下重量份的组分组成：3.55份的氨基丙烯酸树脂，95.5份的无水乙醇和0.55份纳米二氧化硅。取上述组分混合均匀后，即得到a溶液。

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中将所述基础涂层从一端按照0.5cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置1min，得到改性涂层。其中，b溶液由如下重量份的组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的异丙醇和0.39份的去离子水。取上述组分混合均匀后，即得到b溶液。

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层放入烘箱，在150℃下加热烘干1h，取出后冷却至室温，即得到疏水疏油涂层。

本实施例还提供一种采用如上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

实施例2

本实施例提供一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、采用玻璃为基底，将所述基底先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，放入80℃烘箱中干燥至恒重，得到预处理基底；

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后从a溶液中将所述预处理基底从一端按照0.1cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置2min，得到基础涂层。其中，a溶液由如下重量份的组分组成：3.6份的氨基丙烯酸树脂，95.8份的无水乙醇和0.6份纳米二氧化硅。取上述组分混合均匀后，即得到a溶液。

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中将所述基础涂层从一端按照0.5cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置1min，得到改性涂层。其中，b溶液由如下重量份组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的丙酮和0.39份的去离子水。取上述组分混合均匀后，即得到b溶液。

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层放入烘箱，在150℃下加热烘干1h，取出后冷却至室温，即得到疏水疏油涂层。

本实施例还提供一种采用如上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

实施例3

本实施例提供一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、采用玻璃为基底，将所述基底先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，吹风机热风吹干干燥，得到预处理基底；

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后将从a溶液中所述预处理基底从一端按照0.1cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置1min，得到基础涂层。其中，a溶液由如下重量份的组分组成：3.58份的氨基丙烯酸树脂，95.6份的无水乙醇和0.56份纳米二氧化硅。取上述组分混合均匀后，即得到a溶液。

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中将所述基础涂层从一端按照0.5cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置5min，得到改性涂层。其中，b溶液由如下重量份组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的频呐酮和0.39份的去离子水。取上述组分混合均匀后，即得到b溶液。

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层放入烘箱，在150℃下加热烘干1h，取出后冷却至室温，即得到疏水疏油涂层。

本实施例还提供一种采用如上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

实施例4

本实施例提供一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、采用玻璃为基底，将所述基底先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，放入80℃烘箱中干燥至恒重，得到预处理基底；

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后从a溶液中将所述预处理基底从一端按照0.1cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置3min，得到基础涂层。其中，a溶液由如下重量份的组分组成：3.59份的氨基丙烯酸树脂，95.5份的无水乙醇和0.55份纳米二氧化硅。取上述组分混合均匀后，即得到a溶液。

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中将所述基础涂层从一端按照0.5cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置3min，得到改性涂层。其中，b溶液由如下重量份的组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的频呐酮和0.39份的去离子水。取上述组分混合均匀后，即得到b溶液。

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层放入烘箱，在150℃下加热烘干1h，取出后冷却至室温，即得到疏水疏油涂层。

本实施例还提供一种采用如上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

实施例5

本实施例提供一种疏水疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1、采用玻璃为基底，将所述基底先采用水清洗，然后采用无水乙醇清洗，重复从头清洗两次，放入80℃烘箱中干燥至恒重，得到预处理基底；

s2、将步骤s1得到的所述预处理基底浸没于a溶液中，然后从a溶液中将所述预处理基底从一端按照0.1cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置1min，得到基础涂层。其中，a溶液由如下重量份的组分组成：3.58份的氨基丙烯酸树脂，95.8份的无水乙醇和0.55份纳米二氧化硅。取上述组分混合均匀后，即得到a溶液。

s3、将步骤s2得到的所述基础涂层浸没于b溶液中，然后从b溶液中将所述基础涂层从一端按照0.5cm/s的速度，匀速垂直提拉出来，室温下静置1min，得到改性涂层。其中，b溶液由如下重量份组分组成：2.98份的十七氟癸基三乙氧基硅烷，96.63份的频呐酮和0.39份的去离子水。取上述组分混合均匀后，即得到b溶液。

s4、将步骤s3得到的所述改性涂层放入烘箱，在150℃下加热烘干1h，取出后冷却至室温，即得到疏水疏油涂层。

本实施例还提供一种采用如上述的疏水疏油涂层的制备方法制备得到的疏水疏油涂层。

实验例1

为了体现纳米二氧化硅的添加量对涂层表面性能的影响。先固定树脂的质量为8g，通过改变纳米二氧化硅的添加量，分别以0％、5％、10％和15％的质量分数，制备得到a溶液，然后按实施例5的方法制得对应的涂层。另外还验证了经b溶液改性的作用，其中对应质量分数的涂层又分为使用b溶液液改性和未使用b溶液改性。对制备得到涂层检测水油接触角具体结果如图1所示，另外还采用扫描电子显微镜拍微观形貌图，具体如图2-5所示。

如图1所示，为不同的纳米二氧化硅与树脂的质量百分比制得的涂层的接触角性能图。从图中可以看出，未经过b溶液改性的涂层的水接触角范围在91°-119°，油接触角范围在28°-65°，经过b液改性的涂层的水接触角范围在120°-154°，油接触角范围在90°-106°。因此经过b溶液改性的涂层的水、油接触角都有很大幅度的提升，从而疏水性和疏油性均得到了提升。

对于未添加纳米二氧化硅，即纳米二氧化硅质量分数为0％的单纯的树脂涂层，其水接触角为91.6°，油接触角为28.4°，是疏水亲油涂层。经过b溶液改性后，涂层的水接触角为120.6°，油接触角为90.4°，转变成了疏水疏油涂层。b溶液对基底a液改性成功。此外，随着纳米二氧化硅含量的增加，未改性和改性后的涂层的水、油接触角都会随之增大，其中改性后的涂层的水、油接触角的增长近似于线性增长，未改性涂层的水、油接触角增长速率则越来越快。

由图2-图5可以看出，四个涂层样品的表面形貌均表现的较为粗糙。纳米二氧化硅添加量为0％的样品表面存在沟壑状的凸起纹路，纳米二氧化硅添加量为5％的样品表面有比较团聚且疏松的凸起，这些凸起是由细小的颗粒聚集堆积而成的。而纳米二氧化硅添加量为10％的样品由于纳米二氧化硅添加量的增多，因此相较于纳米二氧化硅添加量为5％的样品表面颗粒堆积的更加明显，形成的凸起更加致密且高耸。纳米二氧化硅添加量为15％的样品表面纳米颗粒完全散开，没有形成明显的团聚凸起，表面凸起之间的间隙小，十分的致密。由此可以看出，纳米二氧化硅的添加量可以改变涂层表面的微观结构，随着纳米二氧化硅添加量的增大，涂层表面会越来越粗糙，从而能够改变涂层表面的界面效应。

实验例2

本实验例对b溶液中的溶剂选择进行测试，分别采用异丙醇、正已烷、丙酮和频呐酮为溶剂，并按照实施例5的制备方法制备得到涂层，对制备的涂层检测水油接触角，具体结果如下表1。

表1不同b溶液制得的样品的物理性质

从表1可以看出，使用的溶剂为异丙醇、正己烷、丙酮制备出的涂层都达不到超疏水性，且三者中只有异丙醇、丙酮制备出的涂层具有疏油性，只有频呐酮制备出的涂层才能达到超疏水疏油性，因此溶剂可选择为异丙醇、丙酮和频呐酮。

实验例3

本实验例对实施例5制备得到的涂层进行水滴滚动实验，具体为9μm水滴在涂层上倾斜度约为0度的滚动性视频截图，具体视频截图如图6所示。从图6可以看出水滴在接触涂层表面到发生滚动，只需要2.23ms，在发生滚动之后直到滚动离开视频界面，一共只需要15.01ms。由此可得水滴在涂层表面具有极低的滚动角及良好的滚动性。因此制备出的涂层具有良好去污能力的自清洁性能。

实验例4

本实验例将实施例5制备得到的涂层浸没在食用油中，观察水滴在样品表面空白区和涂层区的润湿性实物图。具体结果如图7所示。从图7可以看到，在空白区水滴摊开，水接触角小于90°，因此空白玻璃在油中其表面是亲水性的。而在涂层区水滴在其表面收缩近似于一个球状，水接触角大于150°，因此该涂层样品在油中的环境下依然具有超疏水性。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

需要注意的是，本发明中的“包括”意指其除所述成分外，还可以包括其他成分，所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。