一种油污自脱附涂层的制备方法

1.本发明涉及抗油污自清洁涂层技术领域，更具体的说是一种油污自脱附涂层的制备方法。


背景技术：

2.抗油污涂层和表面是依靠其自身的特殊润湿性使基材表面具备防污和易清洁的性能。抗油污自清洁涂层主要分为超疏油涂层和超亲水/水下超疏油涂层，其中超疏油涂层主要是基于荷叶效应，通过氟化物修饰降低表面能，使涂层具备超疏油性，从而实现抗油污的作用。
3.然而超疏油涂层主要存在以下不足：1、必须引入氟化物降低表面能，成本相应拉高、环境友好度低；2、在水环境中长时间工作时耐久度低、易失效。超亲水/水下超疏油涂层主要基于wenzel原理，通过预润湿在基材表面形成水膜，从而达到抗油目的。
4.现有的超亲水/水下超疏油涂层制备方法有水凝胶、两性聚电解质、金属阳极法等，主要局限性包括：1、水凝胶所含聚合物单体本身有水溶性，在水环境中耐久性低；2、两性聚电解质成本高、制备需要复杂设备辅助；3、阳极生长法只适用于特定的金属网，泛用性低。


技术实现要素：

5.本发明提供一种油污自脱附涂层的制备方法，制备出的涂层具有抗油污和水下自清洁的特性。
6.上述目的通过以下技术方案来实现：
7.一种油污自脱附涂层的制备方法，包括以下步骤：s1、取干净且干燥的基材并利用含有二氧化硅纳米粒子和乙醇的乳浊液a进行浸涂；
8.s2、再将基材利用含有三羟甲基氨基甲烷和盐酸多巴胺的水溶液b进行浸涂。
9.本发明制备的一种油污自脱附涂层可应用于抗油污涂层、功能性服装、特种镜片和油水分离等。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
11.1、本发明联合无机氧化物纳米粒子定点生长和盐酸多巴胺自聚合两种方法，将含有大量亲水基团的聚多巴胺接枝聚合在亲水性纳米粒子表面，提高了制得涂层的亲水性、自清洁性。
12.2、本发明采用两步浸涂法制备抗油污自清洁涂层，制备所需原材料廉价易得，只需要基础实验器材即可以在室温环境实现，具备较高的经济性。
13.3、本发明采用湿法在基材表面定点生长纳米粒子，并通过浸涂法实现多巴胺在纳米粒子表面自聚合，涂层无毒无害，环境友好度高。
14.4、本发明采用的基材修饰方法只需将基材在溶液/浊液中浸泡一定时间，不受基材种类、表面几何形貌的限制，适用范围广。
15.5、本发明利用无机氧化物纳米粒子本身的亲水性，通过向其表面接枝亲水性聚合物引入大量亲水基团，使由其构成的涂层具有超亲水/水下超疏油的特殊润湿性，并赋予其抗油污和水下自清洁的特性。
附图说明
16.图1为一种油污自脱附涂层的制备方法流程的示意图；
17.图2显示了玻璃表面五种典型的常见油类的水下接触角；
18.图3(a)显示了修饰后的织物与未修饰的织物水下自清洁性能对比；图3(b)修饰后的玻璃与未修饰的玻璃水下自清洁性能对比；
19.图4(a)显示未经修饰的织物纤维电镜图；图4(b)修饰后的织物纤维电镜图；
20.图5显示了用大豆油润湿修饰了自清洁纳米涂层的基材表面后浸没在水中，用于观察油相的形态变化的测试结果。
具体实施方式
21.实施例1：
22.一种具有油污自脱附涂层的玻璃，包括以下步骤：
23.s1、准备原料，以原料的体积份数准备：正硅酸乙酯1份、浓氨水1份和乙醇20份；以原料的重量分份数准备：盐酸多巴胺1份、三羟甲基氨基甲烷1.21份和水1000份。
24.s2、取玻璃在有机溶剂型清洗剂中进行超声波震荡清洗，随后烘干；
25.其中，进一步的，有机溶剂型清洗剂优选为乙醇和丙酮；
26.s3、取玻璃浸入乳浊液a中浸泡4小时；
27.s4、将玻璃从乳浊液a液中取出，马上浸入水溶液b液中静置6小时，
28.s5、将玻璃取出后用水润洗后烘干，得到具有油污自脱附涂层的玻璃。
29.其中，所述的乳浊液a的制备包括如下步骤：
30.步骤a1：将1份浓氨水和15份乙醇，最少在转速200r/min的条件下机械搅拌至少10分钟；本实施例中取转速200r/min，搅拌10分钟。
31.步骤a2：将1份正硅酸乙酯和5份乙醇加入反应釜中，最少在转速200r/min的条件下至少机械搅拌10分钟；本实施例中取转速200r/min，搅拌10分钟。
32.步骤a3：将搅拌后的浓氨水、正硅酸乙酯溶液混合，在密封条件下最少以转速200r/min机械搅拌至少4小时，制得白色乳浊液a；本实施例中取转速200r/min，搅拌4小时；
33.所述的浸涂法中使用的b液由如下步骤制成：
34.步骤b1：将1.21份三羟甲基氨基甲烷和1000份水加入反应釜中，最少在转速200r/min的条件下机械搅拌至少5分钟，制得弱碱性的缓冲液；本实施例中取转速200r/min，搅拌5分钟；
35.步骤b2：将1份盐酸多巴胺加入缓冲液中，最少在转速200r/min的条件下机械搅拌至少6小时，得到棕色溶液b；本实施例中取转速200r/min，搅拌6小时；
36.其中，所述机械搅拌通过反应釜实现。
37.实施例2：
38.一种具有油污自脱附涂层的织物：
39.本实施例与实施例1相比，采用无纺布作为基材，其余步骤相同。
40.实施例3
41.一种具有油污自脱附涂层的滤棉：
42.本实施例与实施例1相比，采用无纺布作为基材，其余步骤相同。
43.实施例4
44.一种具有油污自脱附涂层的合金钢片：
45.本实施例与实施例1相比，采用白钢片作为基材，其余步骤相同。
46.对比例1
47.本对比例与实施例1相比，制备二氧化硅乳浊液a液时，以0.2份正硅酸乙酯与5份乙醇混合，其余步骤相同。
48.对比例2
49.本对比例与实施例1相比，制备多巴胺溶液b液时，以0.2份盐酸多巴胺与1000份水混合，其余步骤相同。
50.对比例3
51.本对比例与实施例1相比，将提及的转速200r/min均降低至一半，抗油性效果也会随之降低；
52.对比例4，本对比例与实施例1相比，将提及的搅拌时间均缩短至一半，抗油性效果也会随之降低。
53.对实施例1-4和对比例1-2制得的修饰了具有油污自脱附涂层的基材表面进行性能测试。通过接触角测量仪测定实施例1-4和对比例1-2制得的自清洁纳米涂层的水下油接触角，其中实施例1中玻璃表面五种典型的常见油类的水下接触角由图2(a)所示；对实施例1-4和对比例1-2制得的油污自脱附涂层进行自清洁性能测试，用大豆油润湿修饰了自清洁纳米涂层的基材表面后浸没在水中，观察油相的形态变化，测试结果如图5所示。
54.由图5可知实施例1-4中，经两步浸涂法修饰后的基材均具备超亲水/水下超疏油润湿性和水下自清洁特性，表明本发明提出的一种油污自脱附涂层具有良好的抗油性与基底适配性。
55.将修饰后的织物，如无纺布，分别浸入1m盐酸、氢氧化钠溶液和人造海水14天，每隔2天短暂取出后经去离子水润洗后测定其水下大豆油的接触角，所得结果如图2(b-d)所示。测试结果表明，本发明提出的一种油污自脱附涂层多具备的抗油性能在多种极端腐蚀性环境下具有充分的稳定性。