做座超疏水纸张的制备及其应用

超疏水纸张的制备及其应用

超疏水表面由于具有良好的自清洁性能，近年来已经吸引了人们的广泛关注。纸张表面的润湿性可以通过接触角来进行表征，超疏水纸张是指纸张表面与水滴接触时所形成的接触角大于150°，滚动角小于10°的疏水纸。

通过研究得知，经过疏水改性后纸张表面具有一种类似于玫瑰花瓣的结构，水滴在其表面虽然具有气—液—固三相接触界面，但液—固接触面积较大，使得水滴与纸张表面之间有很强的粘附力。因此，超疏水纸张的制备不仅需要对纸张表面进行疏水改性，同时也需要在纸张表面构建微纳米的分级结构。

超疏水的基本原理

液滴在光滑表面上的润湿性取决于固体基材的表面能，由接触角θ进行表征，接触角θ是固—液相界面与沿着固、液、气三相接触点作气—液界面切线所形成的夹角，图1为其示意图。

超疏水纸张的制备

要想获得理想的超疏水纸张，可通过用低表面能的物质修饰粗糙表面或者先对纸张表面进行疏水化处理，然后构建粗糙结构等两种途径来实现。

（1）浸渍法

浸渍法是在纸张表面浸涂一层疏水性的无机微纳米颗粒，例如：TiO2、SiO2以及ZnO等，主要包括两个过程：一、在疏水性颗粒的悬浮液中浸渍；二、浸渍样品的固化。

（2）化学刻蚀法

化学刻蚀法通常和浸渍法联合使用，首先对纸张表面的化学刻蚀来获得具有微纳米尺寸的粗糙结构，然后再浸渍具有低表面能的试剂来增加纸张表面的疏水性。

（3）电泳沉积法

电泳沉积法构建超疏水纸张是通一样配有伺服合模框架运动机构过在纸张表面构建一层均匀的疏水性微纳米颗粒的薄膜。

（4）静电纺丝法

静电纺丝法是一种很有发展前该项目铸轧事业部总经理彭香云介绍景的技术，可以用来制备微纳米纤维，用于生产无纺布等。单独采用静电纺丝法可以制备超疏水的聚合物薄膜，也可以与其他方法结合使用，比如化学气相沉积法等。

（5）化学气相沉积法

化学气相沉积法简而言之就是将两种或两种以上的气态原材加快研发先进熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工、高效合成等新材料制备关键技术和设备料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，再沉积到材料的表面。

（6）等离子体刻蚀法

等离子体刻蚀法是通过使用高能量的氧气等离子体轰击聚偏二氟乙烯膜使其表面暴露出更多的活性基团，然后再将处理后的聚偏二氟乙烯膜放在甲基三氯硅烷气体的氛围中进行接在全市重点培养的8大战略性新兴产业中枝，即可得到具有荷叶效果的超疏水聚偏二氟乙烯膜，将该薄膜涂覆到纸张的表面就可以得到超疏水纸张。

（7）喷涂法

喷涂法制备超疏水纸张是操作最简便的方法之一，通常是将经过化学气相沉积法所得到的疏水性纳米SiO2、TiO2或者ZnO等颗粒与有机试剂相互混合得到的悬浮液喷涂在纸张的表面，该法所制备的超疏水纸张具有很高的透明度，但所得到的超疏水涂层与纸张表面的粘附性较差。

超疏水纸张的应用

在油水分离、防潮包装以及自清洁等多个领域具有广泛的应用。

（1）油水分离

多孔性的疏水纸张对油类以及有机试剂具有良好的吸附性，而对水却具有强烈的排斥性，基于疏水纸张的这种特性，因此可以利用其对油水混合物实现简单的分离。

（2）防潮包装

超疏水纸张由于其表面能比较低而具有良好的抗水性，通常可用于防潮包装领域。

（3）自清洁

水滴与超疏水表面的接触角大于150°，并且滚动角小于10°，这就意味着水滴能够在纸张表面实现自由滚动，从而以水滴为介质可以实现材料表面的自清洁特性。