蜡质超疏水涂层的制备及其防粘附应用
一种超疏水耐磨涂层及其制备方法与应用[发明专利]
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专利名称：一种超疏水耐磨涂层及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：张栋,汪爱英,卢小伟,柯培玲,陈仁德,王应泉申请号：CN202011508540.2
申请日：20201218
公开号：CN112662997A
公开日：
20210416
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种超疏水耐磨涂层及其制备方法与应用。
所述超疏水耐磨涂层包括依次形成于基体表面的氧化锌层、氧化铝层及氟碳有机层；所述氧化锌层具有多孔结构，所述氧化铝层具有致密结构。
本发明制备的超疏水耐磨涂层包含多孔结构的氧化锌层、致密结构的氧化铝层以及低表面能的氟碳有机层，使得该涂层整体具有优异的疏水耐磨性；同时本发明提供的方法操作方便，工艺可控，有利于产业化，在防污防护领域有良好的应用前景。
申请人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
地址：315201 浙江省宁波市镇海区庄市大道519号
国籍：CN
代理机构：南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：王锋
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超疏水涂层的制备与应用
超疏水涂层的制备与应用在当今科技迅速发展的时代，材料科学领域不断涌现出各种创新的成果，超疏水涂层便是其中备受瞩目的一项。
超疏水涂层因其独特的性能，在众多领域展现出了广阔的应用前景。
一、超疏水涂层的基本概念超疏水涂层，顾名思义，是一种具有超疏水特性的表面涂层。
当水滴与这种涂层表面接触时，会形成较大的接触角（通常大于150 度），并且水珠能够轻易地滚落，带走表面的灰尘等污染物，实现自清洁的效果。
超疏水现象主要源于表面的微观结构和低表面能物质的共同作用。
在微观层面，表面通常具有粗糙的纹理或微纳结构，这增加了表面的实际接触面积，使得水滴难以浸润。
同时，涂层中含有的低表面能物质，如氟化物、硅烷等，进一步降低了表面的能态，增强了疏水性能。
二、超疏水涂层的制备方法1、模板法模板法是制备超疏水涂层的常用方法之一。
通过使用具有特定微观结构的模板，如纳米多孔氧化铝模板、光刻胶模板等，将材料填充到模板的孔隙或凹槽中，然后去除模板，从而获得具有特定微观结构的超疏水涂层。
2、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于化学反应的制备方法。
首先制备含有前驱体（如硅烷）的溶胶，然后通过凝胶化、干燥和热处理等过程，形成具有超疏水性能的涂层。
这种方法可以在不同的基底上制备均匀的涂层，并且可以通过调整反应条件来控制涂层的性能。
3、化学气相沉积法化学气相沉积法是在高温和真空条件下，将气态的反应物质引入反应室，在基底表面发生化学反应并沉积形成涂层。
通过选择合适的反应气体和控制反应条件，可以制备出具有特定结构和性能的超疏水涂层。
4、电化学沉积法电化学沉积法是在电场的作用下，将溶液中的离子在电极表面还原并沉积形成涂层。
这种方法可以精确控制涂层的厚度和结构，并且适用于在导电基底上制备超疏水涂层。
三、超疏水涂层的应用领域1、自清洁领域超疏水涂层的自清洁特性使其在建筑外墙、玻璃幕墙、太阳能电池板等表面具有广泛的应用前景。
建筑外墙上的超疏水涂层可以减少灰尘和污垢的附着，降低清洁成本；玻璃幕墙上的超疏水涂层可以使雨水迅速滚落，保持表面的清洁和透明度；太阳能电池板表面的超疏水涂层可以减少灰尘的积累，提高发电效率。
具有超疏水性的纳米涂层材料的制备与应用研究
具有超疏水性的纳米涂层材料的制备与应用研究随着科技的飞速发展，纳米技术已经逐渐渗透到各个领域。
其中，具有超疏水性的纳米涂层材料备受关注。
这种材料不仅具有抗水性能，还具备自清洁、抗污渍和抗腐蚀等优异特性，被广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。
一、纳米涂层材料的制备方法制备具有超疏水性的纳米涂层材料有多种方法，以下介绍其中两种主要方法。
1. 溶剂法制备溶剂法制备是通过溶剂中的有机小分子与纳米材料产生相互作用，形成一层疏水膜。
这种方法操作简单，成本低廉，常可在常温下完成。
适合大规模制备，但其对环境的影响需重视。
2. 原位合成法制备原位合成法通过在基材表面直接进行化学反应，使纳米材料在基材表面形成一层自组装膜。
这种方法能够在材料表面形成均匀、稳定的纳米层，并且具有良好的附着力，适合于复杂形状的基材。
二、超疏水性纳米涂层的应用超疏水性纳米涂层材料具有广泛的应用领域，以下分别从建筑、汽车和电子三个方面进行讨论。
1. 建筑领域超疏水性涂层在建筑领域中的应用正在逐渐增多。
在屋顶或墙体上涂布超疏水性材料，可以实现自洁效果，降低维护成本。
此外，超疏水性涂层还可以在建筑物表面形成一层保护膜，提高材料的抗腐蚀性和耐候性。
2. 汽车领域在汽车领域，超疏水性涂层可以应用于车身和玻璃等部位。
超疏水性涂层能够有效防止水珠在表面聚集，提高行驶视野。
此外，超疏水性涂层还可以减少水泥等污染物的沾附，保持车身的清洁。
3. 电子领域在电子领域，超疏水性涂层可以应用于电子设备的触控屏幕、电路板等部位。
超疏水性涂层能够有效提高电子设备的防水性能，减少液体渗入导致的损坏。
同时，超疏水性涂层还可以减少尘埃和油脂等污染物的附着，提高电子设备的使用寿命。
三、超疏水性纳米涂层的挑战与未来发展方向虽然超疏水性纳米涂层材料应用潜力巨大，但仍面临一些挑战。
例如，涂层的耐久性和稳定性需要进一步提高，涂层的制备方法仍需要简化和标准化。
此外，生产工艺的成本也是一个需要解决的问题。
超疏水材料的设计与制备
超疏水材料的设计与制备近年来，超疏水材料备受关注，因其在自洁、防污、抗污染等领域具有广泛应用前景。
本文将讨论超疏水材料的设计原理以及制备方法。
一、超疏水材料的设计原理超疏水材料的疏水性主要取决于其表面的微观结构和化学成分。
常见的超疏水材料设计原理包括微结构模仿与表面修饰两种。
微结构模仿是通过模仿自然界中一些生物体表面的特殊结构，实现超疏水性。
例如，莲叶表面是超疏水的，其疏水性能源于其微米级的细疙瘩结构和纳米级的蜡质颗粒。
将这种微结构复制到材料表面，可以使其具有类似的超疏水性能。
表面修饰是通过在材料表面改变其化学成分，实现超疏水性。
这种方法通常包括两个步骤：首先，将材料表面处理成亲水性；然后，通过化学反应将亲水表面转变为疏水表面。
具体的表面修饰方法包括化学气相沉积、溶液浸渍和化学修饰等。
这些方法可以改变材料表面的化学成分，使其具有疏水性。
二、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法多种多样，根据具体需求的不同，选择适合的制备方法至关重要。
下面将介绍几种常用的制备方法。
1. 纳米粒子法纳米粒子法是一种常见的制备超疏水材料的方法。
首先，通过化学合成或物理方法获得一定大小的纳米粒子；然后，在材料表面涂覆一定厚度的纳米粒子，形成类似于莲叶表面的微结构，从而实现超疏水性。
2. 化学修饰法化学修饰法是通过在材料表面进行一系列的化学反应，改变其化学成分，实现超疏水性。
常用的化学修饰方法包括硅烷偶联剂修饰、金属有机骨架材料修饰等。
3. 高分子涂层法高分子涂层法是通过在材料表面涂覆一层高分子材料，形成一定的表面结构和化学成分，实现超疏水性。
常用的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚合物聚合方法和聚合物共挤出法等。
三、超疏水材料的应用前景超疏水材料具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用领域。
1.自洁涂料超疏水涂料能够使涂层表面形成微细的颗粒结构，使污染物无法附着在涂层表面，从而实现自洁效果。
这种自洁涂料可以应用于建筑、汽车、船舶等领域。
浸涂法制备稳定超疏水、超双疏涂层及其应用研究
浸涂法制备稳定超疏水、超双疏涂层及其应用研究浸涂法制备稳定超疏水、超双疏涂层及其应用研究摘要：超疏水和超双疏涂层是一种在表面涂层上获得特殊物理性质的方法，可以广泛应用于防污、抗腐蚀和润滑等领域。
本文介绍了一种利用浸涂法制备稳定超疏水和超双疏涂层的方法，并探讨了其在不同领域的应用前景。
一、引言超疏水和超双疏涂层是指具有极低液体表面张力的涂层，可以在其表面形成高度稳定的液滴或液膜。
这使得液体在其表面上呈现出高几何接触角，具有超疏水性。
另外，超双疏涂层还可以同时表现出极高的润滑性。
因此，超疏水和超双疏涂层被广泛应用于自清洁、防污、抗腐蚀和润滑等领域。
二、实验方法本研究采用浸涂法制备稳定超疏水和超双疏涂层。
具体步骤如下：1. 选取基材。
常用的基材包括金属、玻璃和塑料等材料。
2. 准备涂层溶液。
溶液的成分包括聚合物和纳米颗粒。
聚合物可以提供涂层的耐久性和稳定性，而纳米颗粒可以提高涂层的超疏水性和超双疏性。
3. 将基材浸入涂层溶液中。
在一定时间内，让基材吸收溶液中的聚合物和纳米颗粒。
4. 取出涂层基材并干燥。
在适当的条件下，将浸涂后的基材放置干燥，使涂层形成稳定的超疏水或超双疏性。
五.实验结果经过以上实验方法，我们成功制备了稳定的超疏水和超双疏涂层。
通过表面接触角的测试以及涂层的抗水、抗油和抗腐蚀性能的评估，我们发现这些涂层在不同条件下都表现出了优异的性能。
例如，在低温环境下，涂层没有结冰或吸附冰晶。
在高温高湿环境下，涂层也能保持超疏水性。
六.应用前景稳定的超疏水和超双疏涂层具有广泛的应用前景。
首先，这些涂层可以应用于建筑物的外墙、玻璃窗和屋顶等表面，防止污染物和水垢的沉积，实现自清洁效果。
其次，这些涂层也可以用于船舶和海洋设备的表面，减少水生物附着，提高船舶的速度和燃油效率。
另外，超双疏涂层还可以应用于润滑领域，如汽车发动机内部的摩擦表面，减少能源损耗。
七.结论本研究成功制备了稳定的超疏水和超双疏涂层，并证明了这些涂层在防污、抗腐蚀和润滑等领域的应用前景。
超疏水表面的制备技术及其应用
第21卷第2期高分子材料科学与工程V o l.21,N o.2 2005年3月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G M ar.2005超疏水表面的制备技术及其应用Ξ王庆军,陈庆民(南京大学化学化工学院高分子科学与工程系,江苏南京210093)摘要:就超疏水膜的制备技术及其应用的最新成果进行了概括。
利用含氟材料极低的表面能,将掺杂技术、气相沉积、溶液凝胶、等离子刻蚀、等离子沉积、碳纳米管阵列排布等技术有机结合,可获得适宜的表面粗糙度和微观构造,能显著提高材料的超疏水性能。
其独特超疏水的性质,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。
关键词:超疏水膜;表面性质;接触角;低表面能中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:100027555(2005)022******* 超疏水膜的基础理论研究始于20世纪50年代,盛于90年代,一般将与水接触角大于120°的膜就称为超疏水膜,也有将大于150°称为超疏水膜。
由于超疏水膜独特的表面特性,在国防、日常生活和众多工业领域有着广泛的应用前景,所以其研究备受关注[1]。
随着超疏水膜理论日臻成熟,人们认识到超疏水膜不但受材料表面的化学成分和结构控制,还为表面形貌结构所左右[2]。
为此,人们发明了许多的新的制备技术,以求获得超疏水膜。
本文就超疏水表面的制备技术及其应用作一番回顾。
1 基本原理含氟化合物的临界表面张力明显小于其它化合物,尤其以-CF3组成的单分子膜的表面张力仅为0.6×10-2N m,与水接触角接近120°,从分子结构和原子排列的角度分析,在以碳为骨架的材料中,氟碳键能最高(460.2kJ m o l),极化率最低,由于氟原子的电负性最大, -CF3比-CF2又多一个-CF键,必将增大与其相连的碳原子间的斥力,使得碳碳主轴作螺旋排列且被氟原子完全包裹,-CF3的空间排布比-CF2更紧密,单位体积中的氟元素含量增高,氟分子间的作用力又较小,促使氟元素易于外迁,表层氟元素富集,从而导致表面能迅速降低。
超疏水表面的制备与应用研究进展
超疏水表面的制备与应用研究进展
尤航;彭毅
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2023(54)2
【摘要】近年来,受天然动植物的启发,越来越多的研究者设计和制备出了大量仿生超疏水表面。
超疏水是指水滴接触角>150°,滚动角<10°的湿润状态。
超疏水表面应用广泛,如耐腐蚀、防冰除冻、油水分离、自清洁性等性能,在很多领域有着较大的价值,国内外诸多学者开展了超疏水表面的制备及应用研究。
高效的制备方法及持续的超疏水性能已成为该领域的研究热点和重要发展方向。
在简要回顾超疏水理论模型之后,按照超疏水表面的制备方法以及应用等方面进行归纳分类并详细介绍其研究和应用现状,最后对其未来的发展趋势进行展望。
【总页数】12页(P2043-2054)
【作者】尤航;彭毅
【作者单位】贵州大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB174
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超疏水表面材料的制备与润湿性能研究
超疏水表面材料的制备与润湿性能研究近年来，随着科技的不断发展，人们对材料特性的研究也越来越深入。
超疏水表面材料作为一种具有特殊润湿性能的材料，在油水分离、液体滴落等领域展现出巨大的潜力。
本文将介绍超疏水表面材料的制备方法以及润湿性能的研究。
一、超疏水表面材料的制备超疏水表面材料的制备可以采用物理与化学方法相结合的方式。
其中，常见的物理方法包括微纳加工技术和自组装技术。
微纳加工技术通过利用光刻、电子束曝光等手段，在材料表面形成微米或纳米级别的结构，从而实现超疏水性。
而自组装技术则利用分子间的相互作用，在表面构建特殊结构，达到超疏水效果。
化学方法主要是通过特定的化学反应或表面修饰来制备超疏水表面材料。
例如，利用化学反应在材料表面修饰纳米颗粒，可以实现一种具有微观结构的超疏水表面。
而利用化学反应或热处理改变材料表面的能量状况，则可从能学角度调控材料的润湿性能。
二、超疏水表面材料的润湿性能研究超疏水表面材料的润湿性能研究主要包括接触角测量和液滴形状分析两种方法。
接触角测量是一种常见的液滴测量方法，通过测量液滴与材料表面的接触角来评估润湿性能。
一般情况下，超疏水表面的接触角大于150度，而超疏水材料则可以达到接近180度的极值。
液滴形状分析则是通过对液滴形状的测量和分析，得到液滴在不同表面的接触角和液滴的挺立高度等参数。
通过这些参数，可以进一步了解超疏水表面材料的润湿性能和持久性。
除了润湿性能的基本研究外，人们还在探索超疏水表面材料在实际应用中的潜在价值。
例如，超疏水表面材料在油水分离技术中的应用已经取得了一定的突破。
在这种应用中，超疏水材料可以将油滴分离出水中，从而实现高效的油水分离。
此外，超疏水表面材料在液体滴落方面的研究也引起了广泛关注。
通过控制液滴在超疏水材料表面的行为，可以实现液体的滴吸和微液滴的收集，为微流控和微胶囊制备等领域提供了新的解决方案。
总结起来，超疏水表面材料的制备与润湿性能研究是当前材料领域研究的热点之一。
神奇的超疏水材料,灵感来自荷叶
神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶神奇的超疏水材料是指能够在水面上形成极为稳定的气体膜，使其表面能够完全不受水的浸润，而在水滴滑落时像水珠一样自行滚动，甚至干净的水滴也能在其表面停留很长一段时间。
这种材料在日常生活中有着非常广泛的应用，比如用在防水衣物、防水设备、防污染材料、防龙卷风飞溅、海上船只表面涂装、冰面航行的船只表面涂装等等。
超疏水材料的研究一直是材料科学的重点领域之一，而触觉机器人目前正在逐步发展并逐渐被人们接受，关于神奇的超疏水材料的制作已然成为一个重要的议题。
有趣的是，这些超疏水材料的设计灵感大多来自大自然，比如鲨鱼皮肤、莲花叶片和最为经典的，荷叶表面。
荷叶是一种生长在水中的植物，可以说是自然界中最为经典的超疏水材料之一。
荷叶表面特殊的结构使得其能够在水面上漂浮并且不被浸润。
这种特殊的表面结构被称为蜡质微结构，由于植物表皮细胞蜡质直连排列且极其规则，表皮细胞形态呈现出微观高度和微纳结构级别的复杂结构。
这些微纳结构上的小颗粒和多孔结构使得水分子无法在其上凝聚并在超疏水表面上形成水滴，从而实现了超疏水性能。
如果我们能够将荷叶表面的这种结构以及特殊性能复制出来，将会对材料科学领域产生极大的影响。
荷叶表面的超疏水效果是令人惊叹的，然而如何将这种效果转化为工程材料并制作出实用的超疏水材料，却是一个极具挑战性的问题。
在过去的几十年里，科学家们一直在致力于深入研究荷叶表面的微观结构和物理机制，并试图将这种结构复制到人造材料上。
经过不懈努力，终于取得了一些成果，成功制作出了一系列具有仿生超疏水性能的人造材料。
研究人员通过对荷叶表面的微观结构进行详细的观察和分析，发现其主要特征是微米级的多孔结构和奇妙的微球状微观结构。
这些微孔和微球状结构能够使得水滴无法在表面停留，而是以极快的速度滚动掉落。
基于这一发现，科学家们开始尝试利用纳米技术手段制备具有相似结构的人造材料。
通过控制材料表面的微观形貌，他们成功地制作出了一系列具有良好超疏水性能的材料。
超疏水功能界面的制备及应用
超疏水功能界面的制备及应用一、概述超疏水功能界面，也称为超疏水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊润湿性质的材料表面，其接触角大于150，滚动角小于10，显示出极强的水排斥性。
自然界中，如荷叶、水黾足等生物表面就具有这种超疏水特性，使得水滴在其表面难以停留，容易滚动。
近年来，随着纳米技术的飞速发展，人工制备超疏水功能界面的研究取得了显著的进展，其应用领域也日益广泛。
超疏水功能界面的制备通常涉及低表面能物质的修饰和微纳米结构的构建。
低表面能物质如氟硅烷、长链烷烃等可以通过降低表面张力，使水滴在材料表面难以铺展。
而微纳米结构则可以通过捕获空气，形成一层气垫，进一步增强表面的疏水性。
超疏水功能界面在多个领域具有广泛的应用前景。
在防水材料领域，超疏水表面可以有效提高材料的防水性能，延长使用寿命。
在自清洁材料领域，超疏水表面可以轻易去除表面的水滴和污渍，实现自清洁效果。
超疏水功能界面在油水分离、抗腐蚀、抗结冰、生物医学等领域也具有潜在的应用价值。
本文旨在综述超疏水功能界面的制备方法、性能表征以及应用领域，为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
同时，本文还将探讨当前超疏水功能界面研究中存在的问题和挑战，展望未来的发展方向。
1. 阐述超疏水功能界面的概念及特点超疏水功能界面是一种特殊的表面结构，具有极高的水接触角和极小的滚动角，使得水滴在表面上难以润湿和附着。
这种独特的性质赋予了超疏水功能界面许多引人注目的特点和应用潜力。
超疏水功能界面的水接触角通常大于150，有时甚至接近180，这意味着水滴在接触表面时会迅速弹起，形成类似于荷叶上的“水珠”现象。
这种超疏水性来源于表面的微观结构和化学组成，通过调控表面的粗糙度和引入低表面能物质，可以实现从亲水到超疏水的转变。
超疏水功能界面具有自清洁效应。
由于水滴在超疏水表面上难以停留，因此灰尘、泥土等污染物在表面上的附着力也会被大大削弱。
当水滴滚落时，可以轻易地将这些污染物带走，从而实现表面的自清洁。
一种超疏水涂层及其制备方法与应用[发明专利]
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专利名称：一种超疏水涂层及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：岳利,俞国金,周佩先
申请号：CN202010825675.5
申请日：20200817
公开号：CN112048230A
公开日：
20201208
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种超疏水涂层及其制备方法与应用，所述超疏水涂层的原料包括以重量份计的以下组分：环氧树脂20～40份、聚乙烯醇纳米微球10～20份、固化剂5～15份、助剂4～10份和溶剂10～25份。
所述超疏水涂层的制备方法包括以下步骤：S1、将所述超疏水涂层的原料混和均匀后涂覆于基质材料，静置固化；S2、将固化后的涂层置于40～100℃水中溶解表面聚乙烯醇纳米微球，得到超疏水涂层。
所述超疏水涂层可应用于纺织品、纸张、玻璃、光学器件、电学器件、能源材料、建筑或家具中，具有制备方法简单方便和疏水性能好等优点。
申请人：湖南创瑾科技有限公司
地址：410600 湖南省长沙市宁乡经济技术开发区谐园北路中国长沙智能终端产业园5号栋
国籍：CN
代理机构：广州嘉权专利商标事务所有限公司
代理人：赵琴娜
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超疏水涂层的制备与性能研究
超疏水涂层的制备与性能研究一、引言在当今科技迅速发展的时代，超疏水涂层因其独特的性能引起了广泛的关注和研究。
超疏水涂层是指表面与水的接触角大于 150°，滚动角小于 10°的涂层。
这种特殊的表面性能赋予了材料自清洁、防腐蚀、抗结冰等诸多优异特性，在航空航天、船舶、建筑、医疗等领域具有广阔的应用前景。
二、超疏水涂层的制备方法（一）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常见的制备超疏水涂层的方法。
其基本原理是通过将金属醇盐或无机盐在溶剂中水解和缩聚，形成溶胶，然后经过凝胶化、干燥和热处理等过程得到涂层。
在制备过程中，可以通过控制反应物的浓度、反应条件以及添加表面改性剂等手段来调控涂层的表面粗糙度和化学组成，从而实现超疏水性能。
（二）化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是将含有涂层组成元素的气态物质在一定的温度和压力条件下发生化学反应，在基底表面沉积形成涂层。
该方法可以制备出均匀、致密的超疏水涂层，但设备成本较高，操作复杂。
（三）静电纺丝法静电纺丝法是利用高压电场将聚合物溶液或熔体拉伸成纳米级纤维，然后将这些纤维收集在基底上形成涂层。
通过选择合适的聚合物和调整纺丝参数，可以控制涂层的微观结构和表面性能，实现超疏水效果。
（四）层层自组装法层层自组装法是基于分子间的相互作用力，如静电引力、氢键、范德华力等，将带相反电荷或具有互补官能团的物质交替沉积在基底表面形成多层结构的涂层。
通过合理设计组装的分子和层数，可以调节涂层的粗糙度和化学组成，达到超疏水的目的。
三、超疏水涂层的性能（一）自清洁性能超疏水涂层的自清洁性能是其最为显著的特点之一。
当水滴在涂层表面滚落时，能够带走表面的灰尘和污染物，使表面保持清洁。
这一性能在建筑外墙、太阳能电池板等领域具有重要的应用价值，可以减少人工清洁的成本和时间。
（二）防腐蚀性能超疏水涂层可以有效地阻止水和腐蚀性介质与基底的接触，从而提高材料的耐腐蚀性能。
涂层表面的微小空气囊可以隔绝外界的氧气和水分，减缓腐蚀反应的发生。
超疏水涂层的制备
超疏水涂层的制备
嘿，朋友！你知道超疏水涂层吗？这玩意儿可神奇啦！简单来说，超疏水涂层就是一种表面能特别低的涂层，水在它上面就像在荷叶上一样，几乎不会沾湿，会形成水珠滚来滚去。
它能让各种材料表面拥有超强的疏水性能，无论是金属、塑料还是玻璃，都能变得超级防水。
超疏水涂层的制备方法
1. 化学气相沉积法
这个方法就像是给材料表面做一场“化学魔法”。
通过气体的化学反应，在材料表面沉积出一层薄薄的超疏水涂层。
就好像是给材料穿上了一层超级防水的“魔法外衣”。
2. 溶胶凝胶法
这种方法呢，先把各种化学物质混合成溶胶，然后经过一系列处理变成凝胶，最后涂在材料表面。
听起来有点复杂，但是效果可是杠杠的！
3. 静电纺丝法
想象一下把材料“纺”成细丝，然后在细丝上形成超疏水涂层。
是不是很有趣？这种方法能让涂层的结构更加精细，疏水效果也更好。
超疏水涂层制备的注意事项
1. 材料的选择要合适
不同的材料可能需要不同的制备方法和处理步骤，所以一定要选对材料哦，不然可就白忙活啦。
2. 实验环境要干净
一点点的灰尘或者杂质都可能影响涂层的质量，所以一定要保证实验环境的清洁。
3. 操作步骤要严谨
每一个步骤都要按照规定来，不能马虎，不然可能得不到理想的超疏水涂层。
怎么样，是不是对超疏水涂层的制备有了一些了解呢？。
制备超疏水涂层材料的研究与应用
制备超疏水涂层材料的研究与应用随着科技的进步，人们对材料表面性能的需求越来越高，其中超疏水涂层材料成为人们关注的热点。
超疏水涂层材料能够使水分形成近乎球形的珠状滴，通过控制水在表面的接触面积和水滴重量，能够实现诸如自清洁、抗污染等多种性能的提升。
本文将探讨制备超疏水涂层材料的研究与应用。
一、疏水涂层材料的制备疏水涂层主要通过物理或化学方法与基体材料结合，形成一层具有疏水性质的表面层。
其中物理方法主要利用多孔材料的表面结构特征，通过对涂层结构和表面能的调控来实现涂层的疏水性能提升；化学方法则通过材料表面的化学反应改变表面性质，实现超疏水涂层的制备。
目前疏水涂层制备的方法较多，例如溶胶-凝胶法、电沉积法、溶剂蒸发法等等。
在这些方法中，制备超疏水涂层的关键在于控制涂层的表面形貌以及表面能的大小，使得液体在涂层上形成珠状，并能够滑落。
这些方法所涉及的制备工艺较为复杂，需要精密的控制条件，并需要耗费大量的能源和材料。
二、超疏水涂层的应用超疏水涂层作为一种新型的表面处理技术，广泛应用于装饰、制造、防污染、水处理等多个领域。
其中，需要特别提到的是超疏水涂层在防污染和自清洁方面的应用。
1.防污染应用由于超疏水涂层能够防止各种液体的附着，因此可以用于容器、电子元件、玻璃器皿等清洁保洁性较高的环境。
例如在医院医疗器械制造上，采用超疏水涂层可以有效的降低器械表面污染的风险。
2.自清洁应用超疏水涂层的自清洁效果也为人们提供了极大的便利。
例如在玻璃幕墙、太阳能电池板、车窗等领域，使用超疏水涂层可以使物体表面形成一层几乎无法侵蚀的珠状水滴，使得物体表面污垢难以黏附，同时也难以在水滴上停留，并通过气流将污垢带走。
三、制备超疏水涂层存在的问题及发展趋势无论是物理方法还是化学方法，制备超疏水涂层都存在着一些问题。
例如制备过程复杂，制备时间长，涂层的稳定性较差等等。
尽管疏水材料的应用前景极为广阔，但涂层稳定性、涂层厚度、涂层质量等仍然是目前需要攻克的技术难关。
蜡烛烟灰光热超疏水表面的制备及其性能研究
蜡烛烟灰光热超疏水表面的制备及其性能研究
陈红;陈迪;张玉红
【期刊名称】《胶体与聚合物》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】本文以普通蜡烛燃烧产生的烟灰为原料,以环氧树脂(ER)为胶粘剂,二乙烯三胺(DETA)为固化剂,制备了一种低成本高效率的蜡烛烟灰涂层CS/ER。
该涂层表面具有良好的超疏水性能(平均WCA为153.7±0.8°,SA小于1°)以及自清洁能力。
在氙灯光源照射下,涂层表面温度可升至108.2℃,具有良好的光热效应。
这种光热超疏水表面在防覆冰、自清洁、防腐蚀等领域具有较好的应用前景。
【总页数】4页(P20-23)
【作者】陈红;陈迪;张玉红
【作者单位】有机化工新材料省部共建协同创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ638
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蜡质超疏水涂层的制备及其防粘附应用SONG Meihui;TANG Yali;LU Lixin;WANG Jun;QIU Xiaolin【摘要】在棕榈蜡/乙酸乙酯悬浊液中超声分散疏水性纳米二氧化硅制备蜡质超疏水涂料,用浸渍提拉法在玻璃片表面制备超疏水涂层.单因素实验考察棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度、疏水性纳米二氧化硅的添加量和干燥方式对疏水性能的影响,分析不同因素情况下的接触角、滚动角和防粘附性能.结果表明棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度为4 g/100 mL,纳米二氧化硅添加量占棕榈蜡质量的1/2,室温中自然干燥,涂层疏水性效果最佳,此条件下制备的超疏水涂层的接触角为150.60°,滚动角为6°.该涂层适用于不同的基材(如玻璃片、PE膜、BOPP膜的铝塑复合膜).通过对酸奶粘附性的试验,发现涂层在各种基材表面表现出良好的防粘附性能,酸奶可在其上自由滚动.用热封时间作为指标,测试施加涂层后的热封性能,结果表明,涂层的施加不影响铝塑复合膜等耐高温材料的热封性.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)012【总页数】5页(P12195-12199)【关键词】超疏水;生物蜡;棕榈蜡;防粘附;接触角【作者】SONG Meihui;TANG Yali;LU Lixin;WANG Jun;QIU Xiaolin【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TB340 引言在日常生活中，食品容器中残留的液体食品会有很大的浪费[1]。
这种浪费通常发生在液体食品中，如酸奶、番茄酱、蜂蜜等使用后仍然残留在包装容器内壁。
而减少液体废物的一种策略是制备超疏水涂层以达到防粘附的效果，使高粘度的食品也可以顺利从包装容器中流出[2-6]。
构建超疏水表面有两个要素：(1) 表面物质本身具有较低的表面能；(2) 表面具有适当的粗糙结构[7-8]。
其中长链氟的表面能很低，因此经常被使用[9-12]。
然而，美国环境保护署(EPA)将长链氟碳材料归类为“新兴污染物”，因为它们可能分解为全氟辛酸(PFOA)[13]，这种物质被认为是持久性的、生物累积的，而且可能对人体有毒[14-15]。
因此，使用氟碳材料制备的超疏水性涂料不适合直接接触食品。
蜡是也一种常见的低表面能材料，且食品级蜡作为食品可接触材料是制备液体食品容器内超疏水性涂料的理想材料。
利用蜡来做超疏水表面的研究工作己有很多，常用的有石蜡、蜂蜡和棕榈蜡等FDA认可的可用于食品包装的蜡。
袁志庆等[16]用石蜡浸渍法制备超疏水纸，其接触角为(156±2.3)°、滚动角为2°。
Arun K Kota研究团队[17]使用棕榈树蜡和蜂蜡作为原料制备出了可食用的超疏水涂层，聚苯乙烯塑料杯上喷涂上这种涂层之后，液体食品可以倾倒干净。
然而，丙酮被用作溶剂，违背了食品可接触的初衷，残留的丙酮可能会带来恶心、头痛和呕吐等隐患。
同样，李尧等[18-19]虽减少了丙酮的用量、配合用正己烷作为溶剂溶解蜂巢蜡制备超疏水涂层，但是丙酮的隐患还未消除的同时又引进了正己烷的隐患。
本文以相对安全的乙酸乙酯为溶剂，将棕榈蜡溶解在乙酸乙酯中，配合疏水性纳米二氧化硅，采用浸渍提拉法和喷涂法制备超疏水涂层，在单因素试验中探究最佳工艺条件，讨论各因素对疏水性的影响，并研究其防粘附性能和在基材上使用后的热封性能。
简易的方法制备超疏水涂层，对酸奶表现出防粘附性，应用于包装可解决液体食品浪费现象。
1 实验1.1 材料与设备1.1.1 主要材料疏水纳米二氧化硅，平均粒径7～40 nm，上海阿拉丁股份有限公司；棕榈蜡，3#，上海阿拉丁股份有限公司；乙醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；标准级显微载玻片，江苏世泰实验器材有限公司；聚乙烯薄膜(PE)，自制；双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)，义务倍力熊吹膜制袋厂；铝塑复合膜，江阴永达包装；风味酸牛奶，原味，100 g，蒙牛高科乳制品(北京) 有限责任公司。
1.1.2 主要设备电子分析天平，AB204-N，梅特勒-托力多仪器(上海)；磁力搅拌器，RT5，IKA；电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9240A，上海精宏实验设备有限公司；接触角测量仪，JC2000D，上海中晨数字技术设备有限公司；塑料薄膜封口机，FR-200B,蓝莓。
1.2 制备方法将一定质量的棕榈蜡加入乙酸乙酯中，在一定温度下磁力搅拌至蜡溶解，静置至室温后加入一定比例的纳米二氧化硅，超声处理，使纳米二氧化硅充分溶解，制备得到分散均匀的悬浊液，然后该悬浊液用浸渍提拉法涂布到载玻片上，在一定温度下干燥。
1.3 表征方法利用接触角测量仪测量接触角，取样品5个不同位置进行测量，取其平均值，并记录水滴在玻璃片上的润湿性图像。
利用接触角测量仪测量滚动角：将试样固定于样品台上，将水滴在试样上，然后从0°开始倾斜样品台，记录液滴滚落试样表面时样品台的倾斜角。
利用接触角测量仪测试超疏水涂层表面的对酸奶的防粘附性：将试样固定于样品台上，将酸奶滴在试样上，然后从0°开始倾斜样品台，记录液滴滚落试样表面时样品台的倾斜角。
利用相机，观察和表征表面动态湿润性能。
2 结果与讨论2.1 蜡浓度对疏水性的影响经蜡悬浮液制备的涂层具有疏水性的原因是一方面植物蜡的长碳链结构使得亲水的玻璃表面的自由能降低，另一方面，植物蜡在溶剂挥发干燥过程中形成粗糙结构，因此棕榈蜡在悬浮液中的浓度将影响疏水性。
棕榈蜡在乙酸乙酯中的初始浓度1 g/100 mL～5 g/100 mL的变化范围内对疏水性的影响如表1所示，随着蜡浓度的增加，疏水性能增加，但是由于蜡浓度太高，蜡悬浮液的流动性变差，不利于涂覆，且蜡浓度太高，干燥过程中不宜形成的粗糙结构，滚动角降低，所以选取蜡浓度为4 g/100 mL。
表1 蜡浓度对疏水性的影响Table 1 Effect of wax concentration on hydrophobicity蜡浓度/g·100 mL-1接触角/(°)滚动角/(°)1138.55-2143.88-3149.09-4150.6065150.8482.2 不同纳米二氧化硅添加量对疏水性的影响将表面修饰有高疏水链结构的纳米二氧化硅加入悬浮液，一方面降低了悬浮液本身表面能；另一方面纳米粒子与蜡的微米级结构配合，增加了表面的粗糙度。
不同纳米二氧化硅添加量的涂层表面疏水性如表2。
随着纳米二氧化硅添加量的增加涂层的疏水性提高，当纳米二氧化硅添加量占蜡质量的1/2时，涂层的疏水性效果最佳，之后随纳米二氧化硅添加量的增加，疏水性下降。
因此，实验结果表明最佳添加比例为纳米二氧化硅与蜡的质量比为1/2。
表2 纳米二氧化硅添加量对疏水性的影响Table 2 Effect of the amount of nano-silica added on hydrophobicitySiO2/g接触角/(°)滚动角/(°)0142.93-1/4 m蜡145.94171/2 m蜡150.6061 m蜡145.08212.3 不同干燥方式对疏水性的影响干燥方式影响表面溶剂的挥发进而影响微观结构的形成，同时也影响涂层的稳定性。
如表3所示，自然晾干过程中溶剂挥发较慢，微观结构的形成有充足的时间，冷风吹干加速溶剂挥发，不利于微观结构生成，热风吹干虽加速了溶剂挥发，但一定的温度有利于蜡的微观结构。
表3 干燥方式对疏水性的影响Table 3 Effect of drying method on hydrophobicity干燥方式接触角/(°)滚动角/(°)自然晾干150.606冷风吹干138.9530热风吹干143.39182.4 涂层的防粘附性能图1为水滴在所制备的超疏水性涂层表面的防粘附性能测试过程图像。
从图1可以看出，超疏水涂层上移(如图1(a))至与水滴接触(如图1(b))，再逐渐上移涂层表面，水滴被挤压上移但不浸湿涂层(如图1(c))。
缓慢下移超疏水涂层，水滴与涂层接触部分逐渐下移 (如图1(d)) ，然后随着涂层下移水滴与超疏水涂层脱附并悬挂在针尖上，而不在超疏水涂层留下任何痕迹(如图1(e)) 。
图2(a)为水滴滴在玻璃表面的照片，可以看出，玻璃表面为亲水性，水滴在玻璃表面铺展开来；而图2(b)水滴在超疏水涂层表面的状态，水滴为球形，玻璃倾斜，水滴立即从表面滚落。
同样，如图2(c)所示酸奶在玻璃表面铺展开来，图2(d)酸奶在涂层表面的状态为椭圆形的球体，玻璃片倾斜，酸奶滚落。
将酸奶滴落至倾斜放置的超疏水表面上，使用相机记录并观察它们滚落的过程以及表面的润湿情况(图3)，可以看出酸奶可以从涂层表面自由滚落，涂层表面没有酸奶残留。
2.5 不同基材表面涂层对酸奶的防粘附性能将蜡悬浮液，喷涂到清洗过的PE膜、BOPP膜、铝塑复合膜表面，自然干燥，探究不同基材表面涂层对酸奶的防粘附性能。
图1 水滴在涂层表面的防粘附过程Fig 1 The anti-adhesion process of water droplet on the coating surface图2 不同液滴在超疏水涂层表面的照片Fig 2 Photos of the several droplet on superhydrophbic coatings酸奶的防粘附的评价标准如下：◎ - 15°以下○ - 16°以上30°以下△ - 31°以上45°以下╳ - 46°以上不同基材表面的疏水涂层对于酸奶的防粘附性如表4所示。
涂层使基材(PE膜、BOPP膜和铝塑复合膜)表面获得疏水性和防粘附性。
材料热封性能的表征参数为热封温度和热封时间，用塑料薄膜封口机对基材的热封时间进行研究。
PE膜的热封时间为4 s，施加涂层后热封时间增加到7 s，但由于热封时间过长，PE在热封处融化，故失去热封性能。
PP的热封时间为5 s，施加涂层后热封时间增加到7 s，但由于热封时间过长，PP在热封处融化，故失去热封性能。
铝塑复合膜的热封时间为6 s，施加涂层后热封时间增加到8 s，虽热封时间有所增加，但铝塑复合膜没有因增加热封时间而变化，仍有热封性能。
图3 酸奶从超疏水表面滚落的过程Fig 3 Photos of the process of yoghourt droplets sliding off the superhydrophbic coatings表4 不同基材疏水涂层的疏水性能和防粘附性能Table 4 Hydrophobic properties and anti-adhesion properties of hydrophobic coatings on different substrates基材接触角/(°)滚动角/(°)酸奶的防粘附性PE膜150.4110◎PP膜150.0810◎铝塑复合膜151.207◎3 结论综上所述，提出了一种新的超疏水涂层制备方法，分别考察了棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度、二氧化硅的用量和干燥方式对疏水性的影响，结果表明，蜡浓度为4g/100 mL，纳米二氧化硅添加量占植物蜡质量的1/2，自然干燥，疏水性效果最佳，接触角150.60°，滚动角6°。