一种木质纤维基超疏水涂层及其制备方法

本发明涉及超疏水涂层，尤其涉及一种木质纤维基超疏水涂层及其制备方法。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、超疏水材料能够实现自清洁，在建筑涂料、汽车涂装、船舶涂装等领域均有广泛的应用。目前市售超疏水材料主要以石油基产品为主体，使用含氟化学品进行改性后制得，生产和使用过程中都有较大毒性。因此科研工作者尝试使用可再生环保材料——纳米纤维素为主体材料制备超疏水涂料。但纳米纤维素本身价格昂贵，并且在制备过程中，需要使用喷雾干燥、冷冻干燥、超临界干燥等价格昂贵的干燥方式才能得到超疏水材料需要的微纳结构，成本仍然很高，产品不具有市场竞争力。因此，寻找低成本的超疏水材料主体及简化微纳结构的构建方式是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种木质纤维基超疏水涂层及其制备方法，解决了现有技术中环保超疏水材料原料昂贵、超疏水涂层构建步骤繁琐及成本较高的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种木质纤维基超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：

3、将干燥后的热磨机械浆加入低共熔溶剂中润胀，然后升温反应，终止反应后趁热过滤，用热乙醇洗涤滤渣，然后将所述滤渣在乙醇中机械分散至纳米级，静置沉降；取底部沉降层喷雾到基材表面，然后将聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液再次喷雾到基材表面，干燥后即得。

4、优选的，所述将干燥后的热磨机械浆加入低共熔溶剂中润胀步骤中，润胀时间为0.5～3h，润胀温度为10～35℃。

5、优选的，所述干燥后的热磨机械浆与所述低共熔溶剂的质量比为1:(20～200)；所述升温反应的反应温度为90～140℃，反应时间为0.5～3h。

6、优选的，所述低共熔溶剂包括氢键受体、单元酸氢键供体、多元酸氢键供体和醇。

7、进一步的，所述氢键受体为氯化胆碱；所述单元酸氢键供体包括对甲苯磺酸、乳酸、乙酸、甲酸或丙酸中的一种或多种；所述多元酸氢键供体包括柠檬酸、乙二酸、苹果酸或酒石酸中的一种或多种；所述醇为乙二醇。

8、进一步的，所述氢键受体、单元酸氢键供体、多元酸氢键供体和醇的质量比为1:(0.5～2.5):(0.5～2.5):(0.5～1.5)。

9、优选的，所述终止反应的步骤具体为：向升温反应后的混合溶液中加入低共熔溶剂2～5倍体积的乙醇。

10、优选的，所述热乙醇的温度为40～70℃。

11、优选的，将所述滤渣在乙醇中机械分散至纳米级的步骤中，滤渣绝干量与乙醇的用量比为0.5g：(150～250)ml；机械分散方法包括超声破碎、高压均质或高速搅拌中的任意一种。

12、优选的，所述静置沉降的时间为3～12h；所述底部沉降层与聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液的喷雾体积比为(4～6)：1。

13、优选的，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液中，溶剂为环己烷或四氢呋喃；所述聚二甲基硅氧烷、固化剂、溶剂的用量比为1g:0.1g:(3～10)ml。

14、优选的，所述将聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液再次喷雾到基材表面之后的干燥的温度为60～100℃，干燥的时间为2～8h。

15、第二方面，本发明提供了上述制备方法制备得到的木质纤维基超疏水涂层。

16、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

17、本发明超疏水涂层的微纳结构由纳米级木质纤维构建而得，其以热磨机械浆作为原料，成本低，而且制备过程中对设备的要求低；本发明通过两步喷雾法实现超疏水涂层的构建，大幅降低了喷雾步骤的毒性有机溶剂(环己烷或四氢呋喃)用量，毒性低，第一次的喷雾以乙醇作为溶剂，绿色环保；本发明超疏水涂层的生产过程不含有高毒性化学品，制备方法简单易行，具有实际应用价值。

技术特征：

1.一种木质纤维基超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将干燥后的热磨机械浆加入低共熔溶剂中润胀步骤中，润胀时间为0.5～3h，润胀温度为10～35℃；所述干燥后的热磨机械浆与所述低共熔溶剂的质量比为1:(20～200)；所述升温反应的反应温度为90～140℃，反应时间为0.5～3h。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂包括氢键受体、单元酸氢键供体、多元酸氢键供体和醇。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氢键受体为氯化胆碱；所述单元酸氢键供体包括对甲苯磺酸、乳酸、乙酸、甲酸或丙酸中的一种或多种；所述多元酸氢键供体包括柠檬酸、乙二酸、苹果酸或酒石酸中的一种或多种；所述醇为乙二醇；所述氢键受体、单元酸氢键供体、多元酸氢键供体和醇的质量比为1:(0.5～2.5):(0.5～2.5):(0.5～1.5)。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述终止反应的步骤具体为：向升温反应后的混合溶液中加入低共熔溶剂2～5倍体积的乙醇；所述热乙醇的温度为40～70℃。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述滤渣在乙醇中机械分散至纳米级的步骤中，滤渣绝干量与乙醇的用量比为0.5g：(150～250)ml；机械分散方法包括超声破碎、高压均质或高速搅拌中的任意一种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静置沉降的时间为3～12h；所述底部沉降层与聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液的喷雾体积比为(4～6)：1。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液中，溶剂为环己烷或四氢呋喃；所述聚二甲基硅氧烷、固化剂、溶剂的用量比为1g:0.1g:(3～10)ml。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液再次喷雾到基材表面之后的干燥的温度为60～100℃，干燥的时间为2～8h。

10.如权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到的木质纤维基超疏水涂层。

技术总结本发明公开了一种木质纤维基超疏水涂层及其制备方法，属于超疏水涂层技术领域。本发明的制备方法包括如下步骤：将干燥后的热磨机械浆加入低共熔溶剂中润胀，然后升温反应，终止反应后趁热过滤，用热乙醇洗涤滤渣，然后将所述滤渣在乙醇中机械分散至纳米级，静置沉降；取底部沉降层喷雾到基材表面，然后将聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合溶液再次喷雾到基材表面，干燥后即得。本发明以热磨机械浆作为原料，成本低，而且制备过程中对设备的要求低；本发明通过两步喷雾法实现超疏水涂层的构建，生产过程绿色环保，不含有高毒性化学品，制备方法简单易行，具有实际应用价值。技术研发人员：孔凡功,王文波,王守娟,马海龙受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/7/23