用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，屬于涂層及其改性技術領域。
【背景技術】
[0002]水性涂層相比傳統(tǒng)的有機涂層，擁有健康、低污染的特點。符合綠色發(fā)展的長遠道路，有著廣闊的應用前景。但卻存在耐水性和力學性能差等缺點，發(fā)明一種新型超疏水性涂層可以很好的克服此缺點。專利CN104448960A公開了一種以硬脂酸處理Ti02/Zn0復合粒子得到超疏水涂層的方法，將ZnO、T12、乙醇、十二烷基磺酸鈉和去離子水均勻混合，常溫磁力攪拌30min后，制得Ti02/Zn0復合粒子；然后將硬脂酸放在無水乙醇中超聲充分溶解，最后將溶解后的硬脂酸與Ti02/Zn0復合粒子混合，在45-55°C、pH=3-5的條件下磁力攪拌6h，制得改性疏水性涂層。該方法只是單純的以無機復合納米粒子為改性基礎，本發(fā)明以納米纖維素為模板與誘導劑，在其表面原位生成無機納米粒子T12,在導致疏水性根本原因的微納粗糙度上制造出一定優(yōu)勢，并且承襲了納米纖維素高強度與高韌性的特點，提高涂層的力學性能。PDMS的加入也降低了涂層的表面能，增加了涂層的黏附力。為疏水涂層的綜合性能提升起到積極的作用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提出的是一種用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，其目的旨在針對目前市場上涂層普遍存在耐水性和力學性能差等問題，由納米纖維素表面原位生成粒徑可控的納米T12,通過硬脂酸對使納米T12表面進行疏水改性，無水乙醇為溶劑，十二烷基苯磺酸鈉為分散劑。將以納米纖維素(NCC)為模板改性過的1102與PDMS(聚二甲基硅氧烷)復合，經機械共混，熱處理得到超疏水涂層。使其具備自清潔功能并且在一定程度上提高涂層耐磨性和
延展性等性能。制備工藝簡單、不需要復雜昂貴的儀器輔助。
[0004]本發(fā)明的技術解決方案:用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，包括如下步驟:用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，包括如下步驟:
1)以濃度56%硫酸處理微晶纖維素MCC，重量比例MCC= H2SO4=1:(8.15-9.45)g/ml，酸解溫度為45°C，時間為90min-l1min ;加入去離子水終止酸解反應；
2)進行離心洗滌，離心速度6000rpm，時間5min，次數3次-4次；隨后進行透析去除酸根離子，70%功率超聲處理20min-30min ;得納米纖維素溶液NCC，備用；
3)按重量比為V(TiCl4):V(NCC) =1:10的用量將TiCl4緩慢滴入納米纖維素溶液，70°C下機械攪拌4h_5h ；
4)加入蒸餾水、無水乙醇、硬脂酸，按加入TiCl4質量8%-8.5%計，70°C下攪拌2h，空氣中老化2h-3h ;在120°C下烘干，研磨出粉末待用；
5)加入去離子水、催化劑氨水和十二烷基苯磺酸鈉，按得出粉末質量I%計，超聲攪拌20-25min至一定黏度，加入粉末，繼續(xù)攪拌30min ；
6)按 V(TiCl4):V(PDMS):V(KH550)=1: (0.5-1): (0.1-0.3)的重量比例，先緩慢加入PDMS,然后加入KH550，繼續(xù)磁力攪拌，將溶液涂布于基材表面，即得到超疏水涂層。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點:以硬脂酸作為改性劑，因為它表面具有大量的-COOH基團存在，可以與Ti02/NCC的表面-OH發(fā)生脫水反應，并且硬脂酸還引入了疏水性-CH3基團，從而降低了 Ti02/NCC的表面能；聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有較低表面能和化學穩(wěn)定性，將其與Ti02/NCC復合可以有效增加涂層黏附力，并通過與無機納米粒子的相互作用形成微/納粗糙結構，彌補了 T12ACC附著力差的缺點。本發(fā)明的制備方法相對簡單，并且可以廣泛加入多種涂料中增強其疏水性能，涂膜耐磨性也有一定保障，擁有巨大的市場實用價值。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0007]用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，包括如下步驟:
1)以濃度56%硫酸處理微晶纖維素MCC，重量比例MCC= H2SO4=1:(8.15-9.45)g/ml，酸解溫度為45°C，時間為90min-l1min ;加入去離子水終止酸解反應；
2)進行離心洗滌，離心速度6000rpm，時間5min，次數3次-4次；隨后進行透析去除酸根離子，70%功率超聲處理20min-30min ;得納米纖維素溶液NCC，備用；
3)按重量比為V(TiCl4):V(NCC) =1:10的用量將TiCl4緩慢滴入納米纖維素溶液，70°C下機械攪拌4h_5h ；
4)加入蒸餾水、無水乙醇、硬脂酸，按加入TiCl4質量8%-8.5%計，70°C下攪拌2h，空氣中老化2h-3h ;在120°C下烘干，研磨出粉末待用；
5)加入去離子水、催化劑氨水和十二烷基苯磺酸鈉，按得出粉末質量I%計，超聲攪拌20-25min至一定黏度，加入粉末，繼續(xù)攪拌30min ；
6)按V(TiCl4):V(PDMS):V(KH550)=1: (0.5-1): (0.1-0.3)的重量比例，先緩慢加入PDMS,然后加入KH550，繼續(xù)磁力攪拌，將溶液涂布于基材表面，即得到超疏水涂層。
[0008]所述步驟I)加入去離子水終止反應的重量比為H2SO4 = H2O=1: (2.5-3.5)。
[0009]所述步驟2)透析過程為使用8000-10000分子量的透析袋進行透析，每天換I次水，透析3-4天。
[0010]所述步驟4)各組分重量配比為，蒸餾水:無水乙醇:硬脂酸=50: (4.5-6.5):(0.5-1.5)0
[0011]所述步驟5)各組分重量配比為，去離子水:氨水:十二烷基苯磺酸鈉=(35-50):(0.5-1.5):0.05。
[0012]所述步驟5)超聲攪拌達到一定的粘度為1.934mm2/s-2.132mm2/s。
[0013]所述步驟6)加入PDMS后在45°C _55°C下磁力攪拌1.5h_2.5h后再加入KH550，繼續(xù)磁力攪拌lh_2h。
[0014]以下結合具體的實施例對本發(fā)明作進一步描述；
實施例1 用納米纖維素模板法制備超疏水涂層的方法，包括如下步驟:
一、以微晶纖維素為原料硫酸水解法制備納米纖維素溶液，具體物料用量比為MCCiH2SO4=I:8.45g/ml,在恒溫水浴箱中 40°C反應 95min。加入體積比為 H2SO4 = H2O=1: 2.5的去離子水終止酸解反應。將樣品以6000r/m速度離心5min，倒去上清液，重復操作離心3次，以70%功率超聲處理20min。得納米纖維素溶液(NCC) ;二、按V(TiCl4):V(NCC) =1:10的用量將TiCl4緩慢滴入納米纖維素溶液，70°C下機械攪拌4h ;三、加入溶于乙醇的硬脂酸(按加入TiCl4質量8%計)，蒸餾水:無水乙醇:硬脂酸=50:4.5:0.8，70°C下攪拌2h，空氣中老化2h。在120°C下烘干，研磨出粉末(A)待用；四、然后加入下列組分并且質量比為去離子水:催化劑氨水:分散劑十二烷基苯磺酸鈉=35:0.8:0.05，十二烷基苯磺酸鈉(按得出粉末質量1%計)，超聲攪拌20min黏