一种液料热喷涂制备疏水涂层的方法技术

本发明专利技术涉及了一种液料热喷涂制备疏水涂层的方法，包括以下步骤：将可熔性聚四氟乙烯颗粒加入到溶剂中，得到悬浊液；将基体表面进行预处理除油和粗化；将悬浊液通过液料热喷涂，在预处理后的基体表面进行液料喷涂，制备疏水涂层。所述的液料热喷涂为液料火焰喷涂或液料等离子喷涂。所述的可熔性聚四氟乙烯颗粒在溶剂中的质量百分比为10～50％，可熔性聚四氟乙烯颗粒的粒径为10～100μm。本发明专利技术制备疏水涂层的方法简单、一次成型、成本低、工艺灵活、无需后续加工、适合工业化生产等优点，在涂层制备领域具有广阔的应用前景和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层制备
，具体涉及。
技术介绍
含氟聚合物由于具有一系列优异的性能，如低摩擦系数、憎油憎水、优良的耐老化性能、耐热和耐候性等，而广泛应用于航空、航天、石油、化工、机械、电子、建筑、农药、医药及厨具材料等领域的疏水、不粘等涂层，其材料自身的疏水角为110-120°。众多的含氟聚合物涂料中，应用广泛且特性优良的有聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)三种。PTFE是常用的疏水和不粘涂层材料，熔点327°C，能在260°C下长期使用。FEP虽然其加工性能比PTFE好，但其最高使用温度为200°C 1FA与疏水性能与PTFE相似，但其高温机械强度比普通PTFE高2倍左右。同时，由于PFA中含有质量分数1?10%的全氟烷基乙烯基醚(PAVE)，显著改善了高分子链的柔顺性，降低了PFA的结晶度，使PFA具有良好的热塑性，克服了PTFE难加工的缺点，可用于注塑成型。疏水表面因其表面有良好的疏水能力，使其在纺织、涂层、以及微流体设备上有着广泛的应用。近年来，如何通过简单的制备工艺和普通的原料制备稳定的疏水表面成为人们研究的热点。尽管疏水表面的制备技术有了较大进展，但目前研究报道的疏水表面和涂层制备方法并未转化成工业化生产，设备和成本问题制约着疏水涂膜在工业上的应用，寻找简单有效的制备疏水涂层的方法将有很强的现实意义。流化床涂装方法制备的含氟聚合物涂层不易薄涂、厚度均匀性差、大件以及结构复杂件涂装困难。中国专利(公开号CN 101353502 A，公开日2009.1.28)公开一种用于医疗器械表面的聚四氟乙烯涂层材料的涂装方法，按照质量分数比组成为PTFE乳液40%-50%、消泡剂0.5%、润湿剂0.5%、流平剂0.5%和余量的水的比例将各原料混合制成用于医疗器械上的PYFE水性涂料，在室温下待水分蒸发后，在120-135°C温度下固化烧结，即得到在医疗器械上形成PTFE润滑疏水涂层。烘烤炉高温烧结固化是含氟聚合物涂层的传统制备工艺，具体工艺流程包括:烧油、粗化处理、溶剂清洗、喷涂底层、高温固化、喷涂面层、高温固化、修磨、淬火、抛光等步骤。中国专利(公开号CN 103964701 A，公开日2014.08.06)公开一种S1〗/聚四氟乙烯杂化超疏水涂层的制备方法，所述的Si02/聚四氟乙烯杂化超疏水涂层的制备方法包括以下步骤:步骤一、通过硅烷偶联剂在适当的温度和pH值条件下在醇水溶剂中水解并与硅溶胶反应，使二氧化硅粒子表面嫁接有机基团，提高粒子的疏水性能和增加硅乳胶在PTFE乳液中的相容性;步骤二、在改性后的硅溶胶中按PTFE/Si02 (fft%)=40:100添加PTFE乳液和助剂，制成均匀混合体系在温度40°C时陈化24小时，等待涂膜处理;步骤三、制备涂层，包括玻璃基片处理、镀膜、室温干燥后，放入电阻炉进行热处理，并在250°C条件下保温30min。这种含氟聚合物涂层的工艺步骤多，工序复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供，解决含氟聚合物涂层加工的工艺步骤多，工序复杂，成本较高的问题。本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为:，包括以下步骤:1)将可熔性聚四氟乙烯颗粒加入到溶剂中，得到悬浊液；2)将基体表面进行预处理除油和粗化；3)将悬浊液通过液料热喷涂，在预处理后的基体表面进行喷涂，制备疏水涂层。材料表面疏水性的实现主要有两类途径:一类通过仿生结构，即创造具备微纳结构凸起的表面实现；另一类通过改善材料表面的表面能，即通过涂覆低表面能材料或表面改性实现。目前的研究工作主要集中在这两方面，热喷涂制备疏水涂层已有文献报道，但实现疏水涂层需要两个步骤:首先通过热喷涂制备微纳凸起结构的表面，然后通过表面修饰或涂覆低表面能物质改善涂层的疏水性能。本专利技术通过液料热喷涂的方法，将性能优异的PFA颗粒加入到有机溶剂中，得到悬浊液，然后通过调控PFA颗粒的粒度和液料热喷涂的参数，调控涂层表面微拓扑结构，在基体表面一次性制备出具有微纳结构凸起的表面结构、低表面能的疏水、结合强度高的含氟聚合物涂层。作为优选，所述的液料热喷涂为液料火焰喷涂，将悬浊液通过喷嘴送入到火焰喷枪产生的焰流中，利用气体燃烧过程中放出的热能，在预处理后的基体表面进行液料喷涂。进一步优选，所述的液料火焰喷涂制备疏水涂层，其喷涂参数为:助燃气为02，压力为0.2?1.0MPa;燃气为乙炔，压力为0.05?0.4MPa;辅助气为压缩空气，压力为0.3?6.0MPa;喷涂距离为100?300mm。作为另一种优选，所述的液料热喷涂优选为液料等离子喷涂，将悬浊液通过喷嘴送入到等离子喷枪产生的焰流中，在预处理后的基体表面进行等离子液料喷涂。进一步优选，所述的液料等离子喷涂制备疏水涂层，其喷涂参数为:氩气作为主气，氢气作为次体，电流200?400A，电压30?60V，喷涂距离120?130mm，喷枪移动速度1000?1100mm/s。作为优选，所述的基底为铝合金，可进一步优选为炊具行业采用的1050铝合金、1060铝合金、1070铝合金或1100铝合金。所述的溶剂为去离子水或者有机溶剂。可熔性聚四氟乙烯颗粒溶于有机溶剂或去离子水能够形成悬浊液。所述的有机溶剂进一步优选为乙醇。乙醇作为溶剂易于分散PFA颗粒，并且乙醇易于除去。作为优选，所述步骤1)中，悬浊液混合在磁力搅拌条件下进行。作为优选，所述步骤2)中，表面粗化方法为喷砂、车螺纹、滚花或电拉毛。作为优选，所述的可熔性聚四氟乙烯颗粒在溶剂中的质量百分比为10?50%，可恪性聚四氟乙稀颗粒的粒径为10?ΙΟΟμ??。所述的疏水涂层厚度为ΙΟμπι?1mm。作为进一步优选，可熔性聚四氟乙烯颗粒的粒径为25?35μπι，液料火焰喷涂制备疏水涂层，其喷涂参数为:助燃气为02，压力为0.5?0.6MPa;燃气为乙炔，压力为0.07?0.08MPa ；辅助气为压缩空气，压力为0.3?0.5MPa ；喷涂距离为190?220mm。通过调控可熔性聚四氟乙烯颗粒的粒度和液料火焰喷涂的参数，调控涂层表面的微拓扑结构，将含氟聚合物涂层的疏水角从110?120°提高至140°以上，在基体表面一次性制备出具有特殊表面结构、低表面能的疏水、结合强度高的含氟聚合物涂层。本专利技术疏水涂层的制备方法与现有技术相比，具有如下优点:(1)采用液料热喷涂工艺制备的涂层，工艺简单，涂层一次成型，无需后续处理;且设备成本低，效率高。因此，该疏水涂层在涂层制备领域具有广阔的应用前景和经济效益。(2)通过调控聚合物尺寸和液料火焰喷涂参数，可以实现涂层表面微拓扑结构的调控，将含氟聚合物涂层的疏水角从110?120°提高至140°以上。(3)可在多种基材表面制备疏水涂层，与基体结合良好，能够表现出良好的疏水性能。可应用于多种工业零部件、结构复杂件外表面等需要疏水的场合。【附图说明】图1为实施例1制备疏水涂层的液料火焰喷涂示意图；图2为实施例1制备的疏水涂层表面形貌图；图3为实施例1制备的疏水涂层静态接触角图片。图1中:1、火焰喷枪;2、雾化喷嘴;3、悬浊液;4、液滴;5、焰流;6、疏水涂层;7、基体。【具体实施方式】表征本专利技术中一种疏水涂层的性能，利用场发射扫描电子显微镜S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液料热喷涂制备疏水涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤:1)将可熔性聚四氟乙烯颗粒加入到溶剂中，得到悬浊液；2)将基体表面进行预处理除油和粗化；3)将悬浊液通过液料热喷涂，在预处理后的基体表面进行喷涂，制备疏水涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：所新坤，黄晶，刘奕，龚永锋，陈秀勇，周平，李华，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33