【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及纳米光热疏水材料领域。
技术介绍
1、在寒冷的气候条件下，冰是一种常见的自然现象，给人们的日常生活和生产带来诸多不便。目前利用的是传统的防冰/除冰的方法，包括电、空气热、机械、人工和液体混合。然而，这些除冰方法存在着效率低、能耗高、对环境不友好等问题。而且目前制备超疏水涂层的方法大多成本昂贵、制备条件苛刻，所得超疏水涂层的机械强度和耐久性通常较差，在许多领域的应用受到限制。
2、被动防冰技术作为一种有效的防冰策略已经得到了越来越多的宣传。人们普遍认为，利用防/除冰材料应该是防止结冰的最具成本效益的方法之一。被动防冰表面的设计是为了减少表面积冰，不需要或只需要最小的外部干预，完全依靠材料的内部超疏水或防冰性能。随着研究的深入，其超疏水涂层的抗冰性能受到许多因素的影响和限制。在高湿度和低温的环境条件下，超疏水表面也很难避免结冰和结霜，而且超疏水表面的除冰仍然需要很长的时间。
3、现有技术cn116376414a公开了一种光热超疏水防除冰涂层，光热涂层位于基材表面，在光热涂层表面通过喷涂和刷涂工艺涂覆超疏水涂料，使得涂层中疏水纳米颗粒均匀覆盖在光热涂层表面，得到光热超疏水防除冰涂层；实现防除冰的功能效果。该方法用物理结合手段使超疏水涂层附着在光热涂层之上，需要分两次涂覆，进行涂覆操作时增加了工作量，而且涂层之间的物理结合容易发生涂层脱落的问题，使制备的超疏水涂层易失效，进而影响涂层的整体防冰性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的
2、本专利技术提供以下技术方案，具体为：
3、一种纳米光热疏水材料，其以聚吡咯纳米光热材料为内核，表面包裹有含氟硅烷改性的二氧化硅层；其中聚吡咯纳米光热材料是用聚吡咯改性的光热纳米材料。
4、所述光热纳米材料选自纳米碳粉(c)、纳米六方氮化硼(bn)、纳米碳化硼(b4c)、纳米二硫化钼(mos2)、纳米碳化钼(mo2c)的一种或几种。
5、纳米光热材料一般优先选用平均大小在50nm的纳米材料。
6、所述含氟硅烷选自1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷(fas)、十七氟癸基三甲氧基硅烷(fas-17)、十七氟癸基三丙氧基硅烷、三氟邻丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
7、该纳米光热疏水材料具有光热转换、超疏水性能，且制备成本较低，可用于涂层的填料，按照配比加入涂层后可以使涂层获得具有被动防冰和主动除冰性能的超疏水表面，在低温和高湿度环境条件下，除冰效果显著，光热转换效率高，延长了结冰时间。
8、通过对纳米光热疏水材料进行扫描电镜以及透射电镜进行测量，纳米光热疏水材料粒径为100-300nm；聚吡咯纳米光热材料，即纳米光热疏水材料的内核，粒径平均大小在50-250nm。
9、上述纳米光热疏水材料的制备方法，具体为：
10、(1)聚吡咯纳米光热材料分散于溶剂，加入硅烷化合物，硅烷化合物经过水解，使聚吡咯纳米光热材料表面包裹硅壳；
11、(2)加入含氟硅烷，含氟硅烷接枝到硅壳，得到纳米光热疏水材料。
12、进一步地，步骤(1)中，所述的聚吡咯纳米光热材料与硅烷化合物的用量比为1g：0.01-0.10mol；聚吡咯纳米光热材料与含氟硅烷用量比为1g：0.001mol-0.15mol。
13、步骤(1)的反应时间为0.5-2h；步骤(2)的反应时间为8-16h。
14、上述步骤(1)所述的溶剂为含有氨的乙醇水溶液；
15、溶剂中乙醇体积含量为60％-80％，氨的含量为20-50g/l。
16、聚吡咯纳米光热材料与溶剂的用量比为1g：20-200ml。
17、硅烷化合物水解需要水，但是在纯水中会剧烈反应，从而快速生成二氧化硅硅壳，没有疏水效果。乙醇可以缓解水解过程，使得反应缓慢进行，从而在后续加入含氟硅烷后可以参与反应，将其接枝到光热材料表面的硅壳上。
18、进一步地，硅烷化合物是正硅酸乙酯(teos)、三甲基硅烷、三乙基硅烷中一种或几种。
19、进一步地，聚吡咯纳米光热材料由吡咯、纳米材料经原位聚合制得，原位聚合为冰浴聚合或常温聚合。
20、本专利技术提供了一种纳米光热疏水材料的应用，用于涂层填料。
21、关于涂层方面的疏水改性技术主要包括两种，一种是针对涂层进行疏水改性，使之在尚未实用前就具备疏水性能，但该方法制备的涂层仍然需要对其形貌进行改性或者增加填料使之获得粗糙表面从而获得超疏水表面；另一种方法是如本文中对加入涂层的填料进行改性，使其具备疏水性能以及其他性能，使其按照配比加入涂层后便可以直接获得超疏水及其他性能，无需再进行其他操作。本专利技术的纳米光热疏水材料对于涂层的改性简单快捷，使涂层获得超疏水光热性能，抗冰除冰能力更强。
22、本专利技术具有的优点：
23、(1)纳米光热材料通过聚吡咯(ppy)自身的共轭结构在近红外光区有很强的光吸收能力，结合部分材料如纳米碳粉(c)、二硫化钼(mos2)等本身具备较强的光吸收能力，使得上述纳米光热材料对紫外、可见光及近红外光吸收能力强，光热转换效率高；
24、(2)并且通过ppy具备有高强度、耐酸碱、绝热等优异特性的导电聚合物对系列纳米材料的功能化，使得该纳米光热材料具有良好的机械性能及耐酸碱和防腐性能；
25、(3)纳米光热疏水材料通过硅烷化合物如teos水解从而使得纳米光热材料表面包覆二氧化硅外壳，从而提高颗粒表面的粗糙度，同时硅烷化合物水解从而使得加入的含氟硅烷如fas接枝于硅壳表面，降低纳米光热材料的表面能，使得上述纳米光热疏水材料的颗粒表面具备疏水性能的微纳米粗糙结构，同时微纳米结构更易捕获光束，从而增大光束于材料中的传递路径，增大了光吸收率，增强了光热转换效率；
26、(4)含有纳米光热疏水材料的涂层具备超疏水性能，其自清洁性能效果显著，说明涂层经过改性具备自清洁性能。
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1.一种纳米光热疏水材料，其特征在于，其以聚吡咯纳米光热材料为内核，表面包裹有含氟硅烷改性的二氧化硅层；
2.根据权利要求1所述的纳米光热疏水材料，其特征在于，所述的光热纳米材料选自纳米碳粉、纳米六方氮化硼、纳米碳化硼、纳米二硫化钼、纳米碳化钼中一种或几种；所述的含氟硅烷选自1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、有氟癸基三丙氧基硅烷、三氟邻丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纳米光热疏水材料，其特征在于，所述纳米光热疏水材料粒径为100-300nm；其中聚吡咯纳米光热材料的粒径平均大小在50-250nm。
4.权利要求1-3任一项所述纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
5.根据权利要求4所述的纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚吡咯纳米光热材料与硅烷化合物的用量比为1g：0.01-0.10mol；聚吡咯纳米光热材料与含氟硅烷用量比为1g：0.001mol-0.15mol。
6.根据权利要求4所述的一种纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)
7.根据权利要求4所述的一种纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中硅烷化合物是正硅酸乙酯、三甲基硅烷、三乙基硅烷中一种或几种。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，聚吡咯纳米光热材料由吡咯、纳米材料经原位聚合制得。
9.一种光热疏水涂层，其特征在于，含有权利要求1-3任一项所述的纳米光热疏水材料。
10.权利要求1-3所述的纳米光热疏水材料用于制备涂层填料。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米光热疏水材料，其特征在于，其以聚吡咯纳米光热材料为内核，表面包裹有含氟硅烷改性的二氧化硅层；
2.根据权利要求1所述的纳米光热疏水材料，其特征在于，所述的光热纳米材料选自纳米碳粉、纳米六方氮化硼、纳米碳化硼、纳米二硫化钼、纳米碳化钼中一种或几种；所述的含氟硅烷选自1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷、有氟癸基三丙氧基硅烷、三氟邻丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纳米光热疏水材料，其特征在于，所述纳米光热疏水材料粒径为100-300nm；其中聚吡咯纳米光热材料的粒径平均大小在50-250nm。
4.权利要求1-3任一项所述纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
5.根据权利要求4所述的纳米光热疏水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉良，王斐，姜伯晨，舒婷，类延华，李晓峰，董丽华，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：
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