本發(fā)明屬于有機(jī)/無機(jī)復(fù)合超疏水材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料兼具有有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的綜合優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能，因而它們?cè)诤芏囝I(lǐng)域都受到廣泛關(guān)注。將一個(gè)尺寸在微米至納米級(jí)的球形顆粒表面包覆數(shù)層均勻納米薄膜，制備出核殼式有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料，從而使高分子材料的復(fù)合從簡(jiǎn)單的有機(jī)-無機(jī)共混發(fā)展到亞微觀的有機(jī)復(fù)合，這種嶄新的“復(fù)合技術(shù)”已引起人們的廣泛關(guān)注。通常意義上的核殼材料不僅包括由相同或不同的物質(zhì)組成的核殼材料，其中還包括空球和微膠囊等復(fù)合材料。有機(jī)/無機(jī)復(fù)合粒子同時(shí)具備無機(jī)材料和有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，這類材料不僅可以保持有機(jī)高分子的成膜性、透明性和柔軟性等優(yōu)良的特點(diǎn)，而且還具有無機(jī)材料的不燃性、耐擦傷性、耐溶劑性、高硬度等優(yōu)良特點(diǎn)。核殼式無機(jī)/有機(jī)復(fù)合粒子作為抗沖擊改性劑、增韌劑、涂料、粘合劑、高分子催化劑、色譜填充劑、光敏劑、磁性材料、光催化降解有機(jī)物等，廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、化工、電子、軍事等領(lǐng)域。最近幾年，設(shè)計(jì)、合成單分散、粒徑可控的核殼型納米復(fù)合粒子成為了眾多雜化材料和納米材料等相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
在工業(yè)、環(huán)境、生物等材料應(yīng)用中，固體表面的潤(rùn)濕性是材料重要的性能，表觀接觸角大于150o的表面即超疏水表面受到廣泛關(guān)注。有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料由于其優(yōu)良的性能，在超疏水表面領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于超疏水材料的制備方法已經(jīng)有了很多報(bào)道，主要有以下幾個(gè)方面：（1）Hou等人將親水性二氧化鈦加入到苯乙烯中，再將分散液滴加到玻璃表面。實(shí)驗(yàn)表明，隨著烘干溫度的增加，聚苯乙烯/二氧化鈦復(fù)合材料的表觀接觸角也增大，通過控制干燥溫度，這種涂料的潤(rùn)濕性能可以從超疏水向超親水轉(zhuǎn)變。（2）Yang等人通過活性自由基聚合制備聚苯乙烯功能化的碳納米管，碳納米管/聚苯乙烯復(fù)合膜是通過噴霧表面鑄造法得到的。實(shí)驗(yàn)表面這種膜的表觀接觸角為160o，滾動(dòng)角小于3o。（3）Yang等人采用溶膠凝膠法，用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷修飾正硅酸乙酯，制備了接枝了乙烯基的二氧化硅微球，之后通過原位聚合方法，在其表面引發(fā)苯乙烯聚合，從而得到了穩(wěn)定的具有超疏水性能的聚苯乙烯膜，其為表觀接觸角達(dá)163 o的超疏水表面。（4）Amigoni實(shí)驗(yàn)組采用層層自組裝制備技術(shù)，通過采用分別由氨基和環(huán)氧基修飾的二氧化硅顆粒為原料，得到了具有超疏水性能的有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的表觀接觸角達(dá)150±3o，且性能穩(wěn)定。
一般來說，低表面能并且具有微米或納米結(jié)構(gòu)的粗糙表面是制備得到超疏水材料的關(guān)鍵。通常具有低表面能用來制造超疏水表面的物質(zhì)主要有碳氟化合物、硅酮、有機(jī)材料(聚乙烯、聚苯乙烯等)、以及無機(jī)材料(氧化鋅、二氧化鈦等)。制備超疏水材料的方法有很多，包括如下：層層膠質(zhì)自組裝、激光/等離子體/化學(xué)刻蝕法、溶膠-凝膠法等。然而，很多情況下所報(bào)道的這些方法要么采用昂貴的物質(zhì)為原料，如碳納米管，半氟或全氟物質(zhì)；要么是需要很多繁瑣的步驟，因此阻礙了超疏水表面的大規(guī)模應(yīng)用。
有鑒于此，有必要提供一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料及其制備方法，其使用的材料便宜易得，從而使得整個(gè)反應(yīng)過程成本低；整個(gè)反應(yīng)過程只有兩步，操作簡(jiǎn)單，使得其在工業(yè)應(yīng)用方面成為可能；制備得到的復(fù)合材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)穩(wěn)定性和超疏水性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，其使用的材料便宜易得，從而使得整個(gè)反應(yīng)過程成本低；該復(fù)合材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)穩(wěn)定性和疏水性。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 10%~50%；
苯乙烯 5%~25%；
引發(fā)劑 0.5%~3.5%；
酰胺類溶劑 25%~70%；
改性劑 5%~15%；
所述二氧化鈦前驅(qū)體為四氯化鈦或鈦酸四丁酯，所述改性劑為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷或含環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的一種改進(jìn)，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 25%~40%；
苯乙烯 10%~20%；
引發(fā)劑 1.5%~2.5%；
酰胺類溶劑 30%~55%；
改性劑 7.5%~10%。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的一種改進(jìn)，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的一種改進(jìn)，所述酰胺類溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基丙烯酰胺和N-甲基乙酰胺中的至少一種；所述苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的一種改進(jìn)，所述原料還包括水和鹽酸，所述二氧化鈦前驅(qū)體、所述去離子水和所述鹽酸的質(zhì)量比為1：（0.1-0.3）：（0.01-0.1）。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的一種改進(jìn)，所述含環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑為γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷和/或β-（3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使用的材料便宜易得，從而使得整個(gè)反應(yīng)過程成本低；本發(fā)明還具有單分散、粒徑可控、表觀接觸角大的優(yōu)點(diǎn)，該復(fù)合材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)穩(wěn)定性和疏水性，采用本發(fā)明制備的超疏水涂層可用于建筑物外墻涂料、工業(yè)涂料、船體防磨等領(lǐng)域。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種本發(fā)明所述的二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將二氧化鈦前驅(qū)體和改性劑加入到酰胺類溶劑中，酰胺類溶劑的用量為其總用量的30%-50%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)2-10小時(shí)，然后加入去離子水和鹽酸，其中，二氧化鈦前驅(qū)體、去離子水和鹽酸的質(zhì)量比為1：（0.1-0.3）：（0.01-0.1），加熱到50-110℃并在該溫度下攪拌3h-7h，用溶劑洗滌，干燥，得到改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的酰胺類溶劑中，超聲10min-60min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?0min-60min，之后將溫度升至35-60℃，通入N2，滴加引發(fā)劑，滴加完畢后繼續(xù)攪拌0.5-3 h，然后升溫至65-85℃，在N2氛圍中反應(yīng)2-7h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、干燥得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
本發(fā)明首先采用改性劑對(duì)二氧化鈦進(jìn)行改性，使得它與苯乙烯具有更好的相容性，從而使得反應(yīng)更加容易進(jìn)行。本發(fā)明采用原位聚合的方法制備得到了具有超疏水性能的粘附型二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼復(fù)合微粒，可用于無損微流體傳輸、微型反應(yīng)器、生物化學(xué)分離以及原位檢測(cè)等；采用二氧化鈦和聚苯乙烯為原料，材料便宜易得，使得整個(gè)反應(yīng)過程成本低；制備得到的復(fù)合材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)穩(wěn)定性。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的制備方法的一種改進(jìn)，步驟（1）所述溶劑為甲醇、乙醇和乙二醇中的至少一種。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的制備方法的一種改進(jìn)，采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比（25-40）:（50-70）的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為80-100℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
作為本發(fā)明二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料的制備方法的一種改進(jìn)，步驟a中所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、苯甲醇和乙二醇中的至少一種；步驟b中所述基材為銅箔、陶瓷、玻璃、硅片或鋁箔。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明制作過程簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，并且能夠很好的把有機(jī)材料和無機(jī)材料結(jié)合起來，使得所制備的材料同時(shí)具備了兩方面特性的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于材料便宜易得，使得整個(gè)反應(yīng)過程成本低；整個(gè)反應(yīng)過程只有兩步，操作簡(jiǎn)單，易于控制，可操作性強(qiáng)，使得其在工業(yè)應(yīng)用方面成為可能；采用該方法制備得到的復(fù)合材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)穩(wěn)定性。采用本發(fā)明制備的涂層具有一定的機(jī)械強(qiáng)度并能與基底材料結(jié)合良好。采用本發(fā)明制備的涂層具有很好的自清潔性能，水珠在上面能自由滾動(dòng)并帶走表面的灰塵。采用本發(fā)明制備的涂層具有很好的粘附性能，即使將涂有涂層的基板倒立，水珠仍然可以很好的粘附在涂層表面。采用本發(fā)明制備的涂層由于二氧化鈦的存在具有一定的光催化性，可以降解有害氣體，凈化空氣。采用本發(fā)明制備的超疏水涂層可用于建筑物外墻涂料、工業(yè)涂料、船體防磨等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的內(nèi)容僅限于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 23%；
苯乙烯 15%；
引發(fā)劑 2%；
酰胺類溶劑 44.94%；
改性劑 10%；
水 4.6；
鹽酸 0.46；
二氧化鈦前驅(qū)體為鈦酸四丁酯，改性劑為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，酰胺類溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺；苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將鈦酸四丁酯和改性劑γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N,N’-二甲基甲酰胺中，N,N’-二甲基甲酰胺的用量為其總用量的40%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)6h，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到70℃并在該溫度下攪拌5h，得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷-二氧化鈦凝膠液體，用乙醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的N,N’-二甲基甲酰胺中，放入超聲儀內(nèi)超聲30min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?0min，之后將溫度升至45℃，通入N2，滴加引發(fā)劑，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2 h，然后升溫至75℃，在N2氛圍中反應(yīng)5h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110 ℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比30:70的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的銅箔(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將銅箔放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為80℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 30%；
苯乙烯 20%；
引發(fā)劑 3%；
酰胺類溶劑 35.05%；
改性劑 7%；
水 4.5；
鹽酸 0.45；
所述二氧化鈦前驅(qū)體為鈦酸四丁酯，所述改性劑為γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異庚腈，酰胺類溶劑為N,N’-二甲基丙烯酰胺，苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將鈦酸四丁酯和γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N,N’-二甲基丙烯酰胺中，N,N’-二甲基丙烯酰胺的用量為其總用量的35%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)8h，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到80℃并在該溫度下攪拌4h，制備得到γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷-二氧化鈦凝膠液體，用甲醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的γ-（2,3-環(huán)氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的N,N’-二甲基丙烯酰胺中，放入超聲儀內(nèi)超聲40min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?0min，之后在油浴鍋中將溫度升至55℃，通入N2，滴加偶氮二異庚腈，滴加完畢后繼續(xù)攪拌1 h，然后升溫至70℃，在N2氛圍中反應(yīng)5h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比35:65的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的銅箔(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將銅箔放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為85℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 40%；
苯乙烯 12%；
引發(fā)劑 1.5%；
酰胺類溶劑 27.9%；
改性劑 12%；
水 6；
鹽酸 0.6；
所述二氧化鈦前驅(qū)體為四氯化鈦，所述改性劑為β-（3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異丁酸二甲酯，酰胺類溶劑為N-甲基乙酰胺，苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將四氯化鈦和β-（3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N-甲基乙酰胺中，N-甲基乙酰胺的用量為其總用量的45%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)3小時(shí)，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到75℃并在該溫度下攪拌6h，用乙二醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到β-（3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的β-（3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的N-甲基乙酰胺溶劑中，超聲50min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?0min，之后在油浴鍋中將溫度升至40℃，通入N2，滴加偶氮二異丁酸二甲酯，滴加完畢后繼續(xù)攪拌1.5h，然后升溫至85℃，在N2氛圍中反應(yīng)6h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110 ℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比38:62的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的鋁箔(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將鋁箔放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為85℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 25%；
苯乙烯 18%；
引發(fā)劑 1%；
酰胺類溶劑 43.125%；
改性劑 6%；
水 6.25；
鹽酸 0.625；
二氧化鈦前驅(qū)體為四氯化鈦，改性劑為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，酰胺類溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺；苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將四氯化鈦和γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N,N’-二甲基甲酰胺中，N,N’-二甲基甲酰胺的用量為其總用量的32%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)8小時(shí)，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到100℃并在該溫度下攪拌3.5h，制備得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷-二氧化鈦凝膠液體，用乙醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷的改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的N,N’-二甲基甲酰胺中，于超聲儀中超聲20min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?5min，之后將溫度升至60℃，通入N2，滴加偶氮二異丁腈，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2.5h，然后升溫至85℃，在N2氛圍中反應(yīng)2h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110 ℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比36:64的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的陶瓷(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將陶瓷放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為100℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 24%；
苯乙烯 22%；
引發(fā)劑 3.5%；
酰胺類溶劑 41.9%；
改性劑 5%；
水 2.4；
鹽酸 1.2；
二氧化鈦前驅(qū)體為四氯化鈦，改性劑為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，酰胺類溶劑為N,N’-二甲基丙烯酰胺；苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
改性二氧化鈦溶膠的制備：
（1）將四氯化鈦和γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N,N’-二甲基丙烯酰胺中，N,N’-二甲基丙烯酰胺的用量為其總用量的48%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)9小時(shí)，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到90℃并在該溫度下攪拌5.5h，用乙醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的，N,N’-二甲基丙烯酰胺中，放入超聲儀內(nèi)超聲35min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?5min，之后在油浴鍋中將溫度升至55℃，通入N2，滴加偶氮二異丁腈，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2.5 h，然后升溫至85℃，在N2氛圍中反應(yīng)6h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110 ℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比31:69的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的玻璃(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將玻璃放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為95℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
實(shí)施例6
本實(shí)施例提供了一種二氧化鈦/聚苯乙烯核/殼微粒復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括核層和殼層，所述核層為二氧化鈦，所述殼層為聚苯乙烯，按重量百分比計(jì)，制成所述復(fù)合材料的原料至少包括：
二氧化鈦前驅(qū)體 40%；
苯乙烯 6%；
引發(fā)劑 0.5%；
酰胺類溶劑 27.5%；
改性劑 15%；
水 10；
鹽酸 1；
二氧化鈦前驅(qū)體為鈦酸四丁酯，改性劑為γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，酰胺類溶劑為N,N’-二甲基甲酰胺；苯乙烯為采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯。
該復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)改性二氧化鈦溶膠的制備：
將鈦酸四丁酯和γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷加入到盛于三口燒瓶中的N,N’-二甲基甲酰胺中，N,N’-二甲基甲酰胺的用量為其總用量的32%，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)7.5小時(shí)，然后加入去離子水和鹽酸，在油浴鍋中加熱到105℃并在該溫度下攪拌3h，制備得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷-二氧化鈦凝膠液體，用乙醇洗滌三次，并離心分離，除去未反應(yīng)的單體和水。放入干燥箱內(nèi)110 ℃真空干燥24 h，得到γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠；
(2)聚苯乙烯包覆的二氧化鈦微球的制備：
將步驟（1）得到的γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基丙基硅烷改性的二氧化鈦溶膠溶于剩余的N,N’-二甲基甲酰胺中，放入超聲儀中超聲50min，超聲完畢后加入采用減壓蒸餾的方法除去水和阻聚劑的苯乙烯，常溫?cái)嚢?5min，之后在油鍋中將溫度升至55℃，通入N2，滴加偶氮二異丁腈，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，然后升溫至85℃，在N2氛圍中反應(yīng)2h，分離得到的懸濁液，再經(jīng)洗滌、在110 ℃的真空干燥箱內(nèi)干燥10 h干燥得到二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料。
采用步驟（2）制備得到的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料制備超疏水涂層時(shí)，其方法包括以下步驟：
a．將步驟(2)制備的二氧化鈦/聚苯乙烯微球復(fù)合材料與醇類溶劑以質(zhì)量比（25-40）:（50-70）的比例在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到二氧化鈦/聚苯乙烯分散液；
b．在基材上涂膜：將準(zhǔn)備好的硅片(20 mm×10 mm×0.1 mm)用粗細(xì)不同的兩種砂紙拋光打磨。然后將硅片放入蒸餾水中洗凈，再分別在丙酮和無水乙醇溶液中超聲5 min。將步驟a得到的二氧化鈦/聚苯乙烯分散液均勻涂抹于基材表面，將其放入溫度為80℃的真空干燥箱中固化交聯(lián)，取出后即得到二氧化鈦/聚苯乙烯超疏水涂層。
根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。