一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，屬于新材料，功能材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自2004年，超疏水材料得到了巨大的發(fā)展。研究人員從自然界如荷葉等獲取靈感，制備出了大量的人造超疏水材料。但是這些材料都存在共同的致命缺點:力學性能差，不耐磨，容易受到破壞，而失去超疏水功能(J.Zimmermann , F.A.Reif ler ,G.Fortunato ,L.C.Gerhardt,S.Seeger,Adv.Funct.Mater.18,3662-3669(2008)；X.Zhu et al.,J.Mater.Chem.21,15793(2011) ；Q.Zhu et al., J.Mater.Chem.A 1,5386(2013).);在被油污染的情況下，失去了自清潔功能(A.Tuteja et al..Science 318,1618-1622(2007)；X.Deng,L.Mammen,H.J.Butt,D.Vollmer, Science 335,67-70(2012)；Y.Lu etal.,ACSSustainable Chem.Eng.1,102(2013))。本發(fā)明將二甲基娃氧燒單體(silicone elastomerbase)與相應(yīng)二甲基娃氧燒固化劑(silicone elastomer curing agent)按比例混合后與新星材料石墨烯結(jié)合，制備出了耐磨超疏水的導(dǎo)電膜，石墨烯的加入不僅賦予了膜的導(dǎo)電性，增加了其耐磨性性能，而且還賦予其油里自清潔功能(這主要得益于石墨烯對油的牢靠抓住，然后將這些油作為潤滑液)。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法。本發(fā)明制備的超疏水膜，克服了傳統(tǒng)超疏水膜不耐磨的致命缺點，且制作成本低廉，無污染，無毒，方法簡單便利。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，該方法包括:將二甲基硅氧烷單體與相應(yīng)二甲基硅氧烷固化劑按質(zhì)量比10:1?5:2的比例混合攪拌均勻得到初始產(chǎn)物，定義為A;然后采用旋涂或刮涂等方法，將A涂在不同的襯底上;接著將石墨烯片壓入襯底上的A中，并進行高溫固化得到中間產(chǎn)物，定義為B;接著將一定質(zhì)量的A分散在庚烷等溶劑中，配成濃度5mg/ml?2000mg/ml的溶液，接著將B浸入其中并快速取出，然后進行高溫固化，從而得到最終產(chǎn)物具有自清潔功的膜，定義為C。
[0005]優(yōu)選的，所述的襯底包括玻璃，金屬，紙，木板，塑料中的任一種。
[0006]優(yōu)選的，所述的高溫固化，溫度為60攝氏度到200攝氏度，時間為30秒到24小時。
[0007]有益效果:本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0008]1)本發(fā)明采用將石墨烯片部分固化在產(chǎn)物A中，然后再在石墨烯片漏出的剩余部分再次固化超薄的產(chǎn)物A，這樣的好處就是克服了已有材料不耐磨的致命缺點，強化了實用性；
[0009]2)本發(fā)明加入石墨烯可以發(fā)揮石墨烯本身的優(yōu)異力學性能，提高了耐磨性；
[0010]3)本發(fā)明加入石墨烯增加了該材料功能，基于石墨烯的優(yōu)異導(dǎo)電性，得到了導(dǎo)電超疏水的膜，因此可以制備出防水導(dǎo)電的材料，不需要外加額外的保護層；
[0011]4)本發(fā)明采用的方法可以實現(xiàn)大規(guī)模制備，成本低廉，無毒，綠色，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0012]下面對本發(fā)明做進一步說明。
[0013]本發(fā)明提供的一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，該方法包括:將二甲基硅氧烷單體與相應(yīng)二甲基硅氧烷固化劑按質(zhì)量比10:1?5:2的比例混合攪拌均勻得到初始產(chǎn)物，定義為A;然后采用旋涂或刮涂等方法，將A涂在不同的襯底上;接著將石墨烯片壓入襯底上的A中，并進行高溫固化得到中間產(chǎn)物，定義為B;接著將一定質(zhì)量的A分散在庚烷等溶劑中，配成濃度5mg/ml?2000mg/ml的溶液，接著將B浸入其中并快速取出，然后進行高溫固化，從而得到最終產(chǎn)物具有自清清潔功的膜，定義為C。
[0014]所述的襯底包括玻璃，金屬，紙，木板，塑料中的任一種。
[0015]所述的高溫固化，溫度為60攝氏度到200攝氏度，時間為30秒到24小時。
[0016]實施例1:
[0017]第一步，將玻璃片交替用乙醇和去離子水清洗一遍，烘干待用；
[0018]第二步，砰取4g二甲基娃氧燒單體(silicone elastomer base)與0.4g相應(yīng)二甲基娃氧燒固化劑(silicone elastomer curing agent)按質(zhì)量比10:1混合攪拌均勾，得到產(chǎn)物A，然后將其旋涂在待用的玻璃片上；
[0019]第三步，將石墨烯片部分壓入產(chǎn)物A中，并在200°C下固化30s，得到產(chǎn)物B;
[0020]第四步，秤取2g產(chǎn)物A，加入一定體積的庚烷中，配成濃度40mg/ml的溶液，并將B浸入其中并快速取出，然后在200°C下固化60s，得到最終產(chǎn)物C。具體的制備流程為:表征及測試；接觸角測試:所得的膜對牛奶，咖啡，酸堿溶液都具有超疏水的性能，接觸角超過了150° ;自清潔測試:將泥土撒于傾斜的膜上，然后用水滴上去，可以發(fā)現(xiàn)猶如荷葉的自清潔一樣，隨著水滴球形滾下，膜上的泥土也被帶走，從而實現(xiàn)了自清潔功能；油污染后的自清潔測試:現(xiàn)有的材料在遭遇油污染后，就失去了自清潔功能，而本發(fā)明中的膜，仿生于豬籠草的功能，實現(xiàn)了油污染后的自清潔。具體為:將膜浸入庚烷或食用油后取出，然后將泥土撒在污染后的膜上，用水滴滴在上面，可以看到，泥土都被滑下的水滴帶走，實現(xiàn)了自清潔；耐磨測試:將膜緊貼砂紙，然后在其上面加上100g的砝碼，接著推動膜在砂紙上滑動10cm，接著將膜旋轉(zhuǎn)90°，同樣加上100g砝碼，滑動10cm，此時稱為一個循環(huán)，我們對膜進行了50次循環(huán)測試，并測試了0次，10次，20次，30次，40次，50次后的接觸角，發(fā)現(xiàn)50次的磨損試驗后，接觸角并沒有變小，還是超疏水的;抗冰測試:將裸玻璃和帶有超疏水的玻璃冷卻到_35°C，然后滴水在其上，水在左邊的裸玻璃上，立即結(jié)冰;而在右邊的玻璃上，水滴立即滾落，沒有結(jié)冰的時間，起到抗冰的作用；導(dǎo)電測試:通過圖形化的方法，將膜制成U型，然后用萬用表測其電阻為330kΩ，通過改變石墨的量，可以進一步降低電阻。
[0021]實施例2
[0022]基本同實施例1，不同之處在于:二甲基娃氧燒單體(silicone elastomer base)與相應(yīng)二甲基娃氧燒固化劑(silicone elastomer curing agent)按質(zhì)量比10:3的比例混合攪拌均勻。同時襯底采用金屬銅，固化溫度100°c，時間2h。所有的表征測試結(jié)果類似于實施例1中的結(jié)果；
[0023]實施例3
[0024]基本同實施例1，不同之處在于:二甲基娃氧燒單體(silicone elastomer base)與相應(yīng)二甲基娃氧燒固化劑(silicone elastomer curing agent)按質(zhì)量比10:4的比例混合攪拌均勻。襯底為濾紙，固化溫度80°C，時間為12h，所有的表征測試結(jié)果類似于實施例1中的結(jié)果；
[0025]實施例4
[0026]基本同實施例2，不同之處在于:襯底為塑料如pet，固化溫度60°C，時間為24h，所有的表征測試結(jié)果類似于實施例1中的結(jié)果；
[0027]實施例5
[0028]基本同實施1，不同之處在于:配置的庚烷溶液濃度為5mg/ml;
[0029]實施例6
[0030]基本同實施1，不同之處在于:配置的庚烷溶液濃度為2000mg/ml;
[0031 ] 實施例7
[0032]基本同實施1，不同之處在于:配置的庚烷溶液濃度為1000mg/ml以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，其特征在于:該方法包括:將二甲基硅氧烷單體與相應(yīng)二甲基硅氧烷固化劑按質(zhì)量比10:1?5:2的比例混合攪拌均勻得到初始產(chǎn)物定義為A;然后采用旋涂或刮涂等方法，將A涂在不同的襯底上;接著將石墨烯片壓入襯底上的A中，并進行高溫固化得到中間產(chǎn)物定義為B;接著將一定質(zhì)量的A分散在庚烷等溶劑中，配成濃度5mg/ml?2000mg/ml的溶液，接著將B浸入其中并快速取出，然后進行高溫固化，從而得到最終產(chǎn)物具有自清清潔功的膜定義為C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，其特征在于，所述的襯底包括玻璃，金屬，紙，木板，塑料中的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法，其特征在于，所述的高溫固化，溫度為60攝氏度到200攝氏度，時間為30秒到24小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備超疏水、耐磨、導(dǎo)電且具有自清潔功能膜的方法。該制備方法具體為：將二甲基硅氧烷單體(silicone？elastomer？base)與相應(yīng)二甲基硅氧烷固化劑(silicone？elastomer？curing？agent)按質(zhì)量比10:1～5:2的比例混合攪拌均勻得到初始產(chǎn)物A；然后采用旋涂或刮涂等方法，將A涂在不同的襯底上；接著將石墨烯片壓入襯底上的A中，并進行高溫固化得到中間產(chǎn)物B；接著將一定質(zhì)量的A分散在庚烷等溶劑中，并將B浸入其中并快速取出，然后進行高溫固化，從而得到最終產(chǎn)物具有自清清潔功的膜。所得的具有自清清潔功的膜具有很強的耐磨性能、超疏水、導(dǎo)電且具有自清潔功能。
【IPC分類】C08J5/18, C08L83/04, C08G77/04, C08K3/04
【公開號】CN105482136
【申請?zhí)枴緾N201510890379
【發(fā)明人】孫立濤, 畢恒昌, 萬樹
【申請人】東南大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月7日