一種超疏水材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超疏水材料的制備方法，本發(fā)明利用銀鏡反應(yīng)在不同基底上（包括玻璃和塑料）制備光亮均勻的銀層，并在經(jīng)過表面修飾后能夠達到超疏水性質(zhì)。本發(fā)明用經(jīng)過粗化、敏化和活化后的基底吸附納米級的銀粒子，以達到表面粗糙并實現(xiàn)疏水化。本發(fā)明所述的銀鏡反應(yīng)的還原劑為甲醛，表面修飾材料選用正十二烷基硫醇，反應(yīng)溫度為30℃至35℃，本發(fā)明采用的正十二烷基硫醇具有穩(wěn)定性、不溶于水的特點，且與銀表面的結(jié)合能力好，能夠在鍍銀表面層上形成牢固度高、耐久性好、疏水性強的修飾層。
【專利說明】一種超疏水材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種超疏水材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物體表面的潤濕性主要由它的化學(xué)組成和幾何結(jié)構(gòu)共同決定。近年來，植物葉子表面的超疏水和自清潔效果，即所謂的荷葉效應(yīng)，引起了人們的極大興趣。通過觀察葉片表面微觀結(jié)構(gòu)，認為這是由粗糙表面上的微米結(jié)構(gòu)的乳突以及表面蠟狀物的存在共同引起的。如今，超疏水表面材料在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域都受到越來越多的關(guān)注。
[0003]表面的疏水性能通常用表面與水靜態(tài)的接觸角和動態(tài)的滾動角描述。超疏水表面是指與水的接觸角大于150°，而滾動角小于10°的表面。超疏水表面由于其獨特的性質(zhì)，在表面自清潔、流體減阻、油和水的分離，以及防霧等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供超疏水材料的制備方法，能夠起到表面自清潔、流體減阻、油和水的分離的作用。
[0005]為達到以上目的采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明利用銀鏡反應(yīng)在不同基底上(包括玻璃和塑料)制備光亮均勻的銀層，并在經(jīng)過表面修飾后能夠達到超疏水性質(zhì)。
[0006]本發(fā)明用經(jīng)過粗化、敏化和活化后的基底吸附納米級的銀粒子，以達到表面粗糙并實現(xiàn)疏水化。
[0007]本發(fā)明所述的表面粗化為將作為基底的玻璃片(塑料片)浸泡在新配的Piranha溶液中(由濃硫酸和30%過氧化氫以體積比3:1混合)，浸泡30分鐘后用去離子水超聲清洗15分鐘，晾干備用。
[0008]本發(fā)明所述的表面敏化利用質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化亞錫溶液。將經(jīng)過粗化的玻璃(塑料)基底浸泡在氯化亞錫溶液中20秒，取出用去離子水洗凈。
[0009]本發(fā)明所述的表面活化為將粗化、敏化完成后的玻璃(塑料)基底直接放入銀氨溶液中。
[0010]本發(fā)明所述的銀鏡反應(yīng)的還原劑為甲醛，表面修飾材料選用正十二烷基硫醇，反應(yīng)溫度為30° C至35° C，將備用基底浸泡入配置好的0.lmol/L的銀氨溶液中，在磁力攪拌機以約為4r/s的轉(zhuǎn)速攪拌時逐滴加入質(zhì)量分數(shù)2%的甲醛溶液，攪拌20分鐘后反應(yīng)完全。停止攪拌，靜置60分鐘以沉積形成穩(wěn)定的納米銀層，取出用去離子水清洗干凈，用氮氣吹干。
[0011]本發(fā)明所述的表面修飾為在表面干燥后將基底置于濃度超過98%的正十二烷基硫醇中35秒至40秒，使鍍銀層有充足時間吸附正十二烷基硫醇分子，取出在通風(fēng)櫥中自然晾干。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于: 本發(fā)明在表面自清潔、流體減阻、油和水的分離，以及防霧等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。表面修飾材料采用的正十二烷基硫醇具有穩(wěn)定性、不溶于水的特點，且與銀表面的結(jié)合能力好，能夠在鍍銀表面層上形成牢固度高、耐久性好、疏水性強的修飾層。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合原理和具體實施例對本發(fā)明進行進一步闡述:
本發(fā)明的銀鏡反應(yīng)及其原理:
銀鏡反應(yīng)的基本原理為氧化還原反應(yīng)，其方程式如下:
AgN03+NH3H20=Ag0H 丨 +ΝΗ4Ν03
Ag0H+2NH3H20=Ag (NH3) 20H+2H20
HCH0+2Ag (NH3) 20H — HC00NH4+2Ag+NH3+H20
硝酸銀的氨水溶液，其有效成分是銀氨配離子。銀氨配離子是一種比較弱的氧化劑，能把醛氧化成酸，同時銀離子被還原為金屬銀，析出的銀單質(zhì)均勻地沉積在固體基底的表面，形成光亮均勻的銀鏡。
[0014]具體實施例1:
1、基底的預(yù)處理
普通的玻璃(或塑料)基底上表面粗糙度太小，不利于截留空氣層達到疏水性，也不利于玻璃(或塑料)基底表面吸附納米銀粒子，形成光亮均勻的銀鏡。因此需要對基底經(jīng)過預(yù)處理。
[0015]表面粗化:將作為基底的玻璃片(塑料片)浸泡在新配的Piranha溶液中(由濃硫酸和30%過氧化氫以體積比3:1混合),浸泡30分鐘后用去離子水超聲清洗15分鐘，晾干備用。
[0016]表面敏化:稱量0.148g氯化亞錫，配置質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化亞錫溶液。將經(jīng)過粗化的玻璃(塑料)基底浸泡在氯化亞錫溶液中20秒，取出用去離子水洗凈。
[0017]表面活化:將粗化、敏化完成后的玻璃(塑料)基底直接放入銀氨溶液中即可，活化機理如下:活化液中的銀氨配離子被敏化后基底表面的二價錫離子還原為金屬銀顆粒，吸附在基底的表面，形成金屬銀沉積的自催化活性中心，從而促使化學(xué)鍍銀層形成。
[0018]2、反應(yīng)過程
將備用基底浸泡入20ml配置好的0.lmol/L的銀氨溶液中，在磁力攪拌機以約為4r/s的轉(zhuǎn)速攪拌時逐滴加入1ml質(zhì)量分數(shù)2%的甲醛溶液，攪拌20分鐘后反應(yīng)完全。停止攪拌，靜置60分鐘以沉積形成穩(wěn)定的納米銀層，取出用去離子水清洗干凈，用氮氣吹干。反應(yīng)在30° C至35° C條件下進行。
[0019]3、表面修飾
為了使表面具有超疏水的性質(zhì)，在表面干燥后將基底置于濃度超過98%的正十_■燒基硫醇中35秒至40秒，使鍍銀層有充足時間吸附正十二烷基硫醇分子，取出在通風(fēng)櫥中自然晾干。修飾劑為正十二烷基硫醇，反應(yīng)溫度35°，溶液濃度0.lmol/L。
【權(quán)利要求】
1.一種超疏水材料的制備方法，其特征在于:本發(fā)明利用銀鏡反應(yīng)在不同基底上(包括玻璃和塑料)制備光亮均勻的銀層，并在經(jīng)過表面修飾后能夠達到超疏水性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:本發(fā)明用經(jīng)過粗化、敏化和活化后的基底吸附納米級的銀粒子，以達到表面粗糙并實現(xiàn)疏水化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:本發(fā)明所述的表面粗化為將作為基底的玻璃片(塑料片)浸泡在新配的Piranha溶液中(由濃硫酸和30%過氧化氫以體積比3:1混合)，浸泡30分鐘后用去離子水超聲清洗15分鐘，晾干備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:本發(fā)明所述的表面敏化利用質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化亞錫溶液；將經(jīng)過粗化的玻璃(塑料)基底浸泡在氯化亞錫溶液中20秒，取出用去尚子水洗凈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:本發(fā)明所述的表面活化為將粗化、敏化完成后的玻璃(塑料)基底直接放入銀氨溶液中。
【文檔編號】C03C17/00GK104445979SQ201310417462
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】金秀華 申請人:金秀華