一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用

本发明涉及超疏水材料，尤其涉及一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、工业化和城市化规模的扩大产生了大量含油废水，这些废水对水体环境造成了严重的破坏，并最终威胁到人类的生存与可持续发展，对其进行妥善处理受到广泛的关注。相应的，开发用于处理含油废水的材料成为当务之急。

2、现有处理方法主要包括膜分离和吸附分离。膜分离主要针对乳液混合体系，对层状混合体系分离效率不理想，此外，膜分离装置占地面积大、耗能高。因此，吸附型分离材料更受到关注。

3、为了解决上述技术问题，现有技术提出了通过对吸附基材进行改性处理，使其亲油进而实现油水分离作用，但是现有技术中提供的改性材料多与基材之间主要通过物理作用复合，导致改性材料与基材之间结合力较弱，改性材料在基材表面容易脱落，进而导致无法有效对基材进行改性处理，严重影响其作为分离材料的使用和进一步发展。

4、为此，本发明提供一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用，本发明通过依次采用多巴胺、长链烷基硅烷对二硫化钼粉末进行改性处理，硫化钼粒子可以在材料表面构筑粗糙结构，长链烷烃用于降低材料表面自由能，二者协同作用下，实现超疏水作用，获得超疏水改性二硫化钼，再将其与环氧树脂、固化剂复配形成超疏水涂层材料，且形成的超疏水涂层材料呈溶液状，进而能够实现对不同基材(如聚合物海绵、铜网、不锈钢网、玻璃等)的超疏水改性。且本发明的超疏水涂层材料中的环氧树脂为柔性环氧树脂，可有效保证超疏水涂层与基体材料之间的稳固结合，进而使得本发明的超疏水涂层材料在实现材料超疏水改性的同时，确保了超疏水表面的稳定性。

2、本发明的一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的第一个目的是提供一种超疏水涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1，将二硫化钼粉末均匀分散于水中，获得分散液；

5、步骤2，将多巴胺均匀分散于所述分散液中，并调节ph至8～8.5，进行反应，以使多巴胺均匀包覆于二硫化钼粉末表面，获得改性二硫化钼；

6、步骤3，将所述改性二硫化钼均匀分散于溶剂中，于一定温度下加入氨水、有机硅氧烷以及长链烷基硅烷，反应一定时间，获得超疏水改性二硫化钼；

7、步骤4，将所述超疏水改性二硫化钼均匀分散于环氧树脂溶液中，即获得所述超疏水涂层材料。

8、进一步地，所述分散液中二硫化钼的浓度为1～3g/l。

9、进一步地，所述多巴胺与所述分散液中二硫化钼的质量比为1～5:1。

10、进一步地，步骤2中，所述反应的温度为室温，反应时间为16～20h。

11、进一步地，步骤3中，所述反应的温度为30～70℃，反应时间为3～4h。

12、进一步地，所述溶剂按体积百分比计，由85vol％～95vol％的乙醇与5vol％～15vol％的水组成。

13、进一步地，所述有机硅氧烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷的一种或两种；

14、所述长链烷烃有机硅氧烷为三甲氧基十八烷基硅烷、三甲氧基十六烷基硅烷、三乙氧基十八烷基硅烷、三乙氧基十六烷基硅烷的一种或多种。

15、进一步地，所述环氧树脂溶液的浓度为5～20g/ml；且所述超疏水改性二硫化钼与所述环氧树脂的质量比为(1～5)：(5～20)。

16、本发明的第二个目的是提供一种上述制备方法制备的超疏水涂层材料。

17、本发明的第三个目的是提供一种上述超疏水涂层材料在制备超疏水涂层分离材料中的应用，采用浸渍法，将所述超疏水涂层材料负载于吸附基材表面，即获得所述超疏水涂层分离材料；

18、所述吸附基材为聚合物海绵、铜网、不锈钢网、玻璃中的任意一种。

19、进一步地，所述聚合物海绵为聚氨酯海绵、三聚氰胺海绵中的一种或两种。

20、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

21、本发明以二硫化钼为原料，采用多巴胺进行改性处理获得表面包覆有多巴胺的改性二硫化钼，以为后续疏水改性提供反应位点，然后在其表面接枝低表面能长链烷烃，以获得超疏水改性二硫化钼，然后将获得的超疏水改性二硫化钼与环氧树脂、固化剂复配形成超疏水涂层材料，且形成的超疏水涂层材料呈溶液状，故能够通过浸渍法与待改性基材进行复合，超疏水涂层材料主要通过涂层交联固化后黏附在待改性基材表面，主要通过在基材表面负载具有低表面能长链烷烃的改性硫化钼粒子以实现超疏水作用。硫化钼粒子可以在材料表面构筑粗糙结构，长链烷烃用于降低材料表面自由能，二者协同作用下，实现超疏水作用。且环氧涂层交联后与海绵之间的强黏附作用确保了涂层在基材表面的稳定性。与现有技术通过氢键复合相比，本发明的稳定性更高。

22、本发明的超疏水涂层材料为溶液状，能够实现对不同基材(如聚合物海绵、铜网、不锈钢网、玻璃等)的超疏水改性。且本发明的超疏水涂层材料中的环氧树脂为柔性环氧树脂，可有效保证超疏水涂层与基体材料之间的稳固结合，进而使得本发明的超疏水涂层材料在实现材料超疏水改性的同时，确保了超疏水表面的稳定性。

技术特征：

1.一种超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散液中二硫化钼的浓度为1～3g/l。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺与所述分散液中二硫化钼的质量比为1～5:1。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述反应的温度为室温，反应时间为16～20h；

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂按体积百分比计，由85vol％～95vol％的乙醇与5vol％～15vol％的水组成。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷的一种或两种；

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂溶液的浓度为5～20g/ml；且所述超疏水改性二硫化钼与所述环氧树脂的质量比为(1～5)：(5～20)。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备的超疏水涂层材料。

9.一种权利要求8所述的超疏水涂层材料在制备超疏水涂层分离材料中的应用，其特征在于，采用浸渍法，将所述超疏水涂层材料负载于吸附基材表面，即获得所述超疏水涂层分离材料；

10.如权利要求9所述的超疏水涂层材料在制备超疏水涂层分离材料中的应用，其特征在于，所述聚合物海绵为聚氨酯海绵、三聚氰胺海绵中的一种或两种。

技术总结本发明属于超疏水材料技术领域，公开一种超疏水涂层材料及其制备方法和应用，且所述制备方法为：将二硫化钼粉末均匀分散于水中，获得分散液；将多巴胺均匀分散于分散液中，并调节pH至8～8.5，进行反应，获得改性二硫化钼；将改性二硫化钼均匀分散于溶剂中，于一定温度下加入氨水、有机硅氧烷以及长链烷基硅烷，反应一定时间获得超疏水改性二硫化钼；将超疏水改性二硫化钼均匀分散于环氧树脂溶液中，获得超疏水涂层材料。本发明的超疏水涂层材料为溶液状，能够实现对不同基材的超疏水改性；且本发明的超疏水涂层材料中的环氧树脂可有效保证超疏水涂层材料在实现材料超疏水改性的同时，确保了超疏水表面的稳定性。技术研发人员：牟建新,李磊,陈瑞,柏亚庚,温丰宇,贺雅姝,成霖,马杰润受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15