一种润滑脂填充多孔结构防污表面、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种润滑脂填充多孔结构防污表面、其制备方法及应用。所述制备方法包括：提供钛基底；采用喷砂和/或化学刻蚀对所述钛基底进行刻蚀处理，在所述钛基底表面形成粗糙的多孔微纳结构层；以修饰液对具有多孔微纳结构层的钛基底进行化学修饰，得到疏水亲油钛基底表面；以及，向疏水亲油钛基底表面的多孔微纳结构层中填充润滑脂，获得润滑脂填充多孔结构防污表面。本发明专利技术在钛基底表面多孔结构中填充润滑脂的方法工艺简便、操作性强、成本低廉、实用性强，是一种新思路、新概念的高效防污手段，解决了润滑油填充微孔结构表面存在的润滑油易流失、防污效果短的技术瓶颈，在海洋防污领域具有很好的前景和应用价值。

A kind of grease filled porous structure antifouling surface, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种润滑脂填充多孔结构防污表面、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种防污材料，特别涉及到一种润滑脂填充多孔结构新型防污表面及其制备方法，以及，在钛基体上制备润滑脂填充多孔结构防污表面的防污方法，属于海洋防污涂层

技术介绍
海洋环境中存在着大量的海洋生物，这些海洋生物如藤壶、海藻、牡蛎、贻贝、石灰虫、浒苔、海鞘、海葵等很容易生长黏附在船舶外壳、海洋建筑物、养殖网箱等表面上。这些生物污损导致了严重的经济损失和安全隐患：如管道堵塞、船舶重力和摩擦阻力的增加以及海洋器件的腐蚀。由于钛及其合金的优异力学性能和防腐性能，被广泛应用于海洋环境中，但其良好的生物相容性使其面临着更严重的生物污损问题。因此基于钛及钛合金表面有效的防污手段显得尤为重要且有意义。目前的防污手段有多种，如物理防污手段，包括超声波法、微泡法、紫外线法等；化学防污手段，包括药物浸泡法、直接毒杀法、涂层保护法等；生物防污手段，包括生物防污剂法、微结构防污等。其中，化学防污是最有效、应用最广泛的防污方法，然而，杀生剂如有机锡、氧化亚铜等物质会对海洋环境造成危害，导致海洋生物基因变异和死亡，最终威胁人类健康。有机锡已于2008年被禁用，氧化亚铜也正在逐步被禁止使用。因此开发无毒、高效、环境友好的防污技术是主流趋势。仿生防污是受自然界中生物如：鲨鱼、海豚、猪笼草等动植物的启发，在材料表面制备不同的微纳结构，通过干扰或阻断海洋生物附着过程的一种绿色防污方法。其中，受猪笼草的启发在材料表面制备多孔微纳结构后注入润滑剂使微生物不易黏附来达到良好的防污效果。但是由于低粘度润滑剂的流动性，注入的润滑剂在经过海水一定时间的浸泡后会流失，造成防污表面对藻类防黏附的失效。因此防污效果的长效性是一个急需解决的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种润滑脂填充多孔结构防污表面，从而克服现有技术的不足。本专利技术的又一目的在于提供所述润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法。本专利技术的还有一目的在于提供所述润滑脂填充多孔结构防污表面的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法，其包括：提供钛基底；采用喷砂和/或化学刻蚀对所述钛基底进行刻蚀处理，在所述钛基底表面形成粗糙的多孔微纳结构层；以修饰液对具有多孔微纳结构层的钛基底进行化学修饰，得到疏水亲油钛基底表面；以及，向疏水亲油钛基底表面的多孔微纳结构层中填充润滑脂，获得润滑脂填充多孔结构防污表面。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的润滑脂填充多孔结构防污表面。本专利技术实施例还提供了一种润滑脂填充多孔结构防污表面，其包括钛基底及设置于所述钛基底表面的仿生超滑表面，所述仿生超滑表面包括多孔微纳结构层、修饰于多孔微纳结构层表面和/或内部的低表面能物质以及分布于多孔微纳结构层表面及内部的润滑脂。本专利技术实施例还提供了前述润滑脂填充多孔结构防污表面于海洋防污领域中的用途。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提供一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法，可以首先通过过氧化氢和盐酸的混合溶液刻蚀得到表面多孔结构层，然后对纳米结构的表面进行化学修饰降低表面能，最后填充润滑脂。通过藻类的黏附实验证明，实验初期表面的低表面能润滑脂可以一定程度抑制藻类的黏附，在藻液中经过一定时间浸泡后，润滑脂表面会黏附一层生物膜。这层生物膜主要是藻类分泌的多糖、蛋白质等一些有机物。无润滑脂覆盖的表面会被这层生物膜牢牢黏附，以提供后续藻类附着的场所。而有润滑脂填充的表面，在清水中轻晃便能除去表面的生物膜，重新暴露润滑脂表面。同时这种仿生超滑表面的纳米结构和所用试剂对细菌都没有毒性，所以这种润滑脂防污表面的制备方法是一种绿色环保、高效防污的方法，在海洋防污领域具有更为广阔的应用前景；2)本专利技术的纳米多孔结构可以使润滑脂与基体的黏附性能更好；同时，高粘度的润滑脂相比于低粘度的润滑油不容易流失，在海水中具有长期的稳定性，一定程度解决了润滑油注入长效性的不足。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中双氧水和盐酸处理制备的粗糙多孔结构的表面形貌图。图2a-图2c分别是本专利技术实施例2中填充KrytoxGPL205润滑脂表面在小球藻液中浸泡3天、10天、24天后的表面黏附情况示意图。图3a-图3d分别是本专利技术实施例3中填充KrytoxGPL205润滑脂表面在三角褐指藻液中浸泡3天、10天、24天、24天除去生物膜后的表面黏附情况示意图。图4a-图4d分别是本专利技术实施例4中填充KrytoxGPL205润滑脂表面在舟形藻液中浸泡3天、10天、24天、24天除去生物膜后的表面黏附情况示意图。图5a-图5d分别是本专利技术实施例5中填充昆仑3号钙基润滑脂表面在小球藻液中浸泡3天、10天、24天、24天除去生物膜后的表面黏附情况示意图。图6a-图6d分别是本专利技术实施例6中填充昆仑3号钙基润滑脂表面在三角褐指藻液中浸泡3天、10天、24天、24天除去生物膜后的表面黏附情况示意图。图7a-图7d分别是本专利技术实施例7中填充昆仑3号钙基润滑脂表面在舟形藻液中浸泡3天、10天、24天、24天除去生物膜后的表面黏附情况示意图。图7e是本专利技术实施例7的宏观图和操作示意图。图8a-图8c分别是本专利技术对照例1中无填充润滑脂表面在小球藻液中浸泡3天、10天、24天后的表面黏附情况示意图。图9a-图9c分别是本专利技术对照例2中无填充润滑脂表面在三角褐指藻液中浸泡3天、10天、24天后的表面黏附情况示意图。图10a-图10c分别是本专利技术对照例3中无填充润滑脂表面在舟形藻液中浸泡3天、10天、24天后的表面黏附情况示意图。具体实施方式鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，即一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法，其包括：提供钛基底；采用喷砂和/或化学刻蚀等手段对所述钛基底进行刻蚀处理，在所述钛基底表面形成粗糙的多孔微纳结构层；以修饰液对具有多孔微纳结构层的钛基底进行化学修饰，得到疏水亲油钛基底表面；以及，向疏水亲油钛基底表面的多孔微纳结构层中填充润滑脂，获得润滑脂填充多孔结构防污表面。在一些实施例中，所述的制备方法包括：采用过氧化氢和酸的混合溶液对所述钛基底进行所述的刻蚀处理，从而在所述钛基底表面形成多孔结构层，构造粗糙多孔结构，使润滑脂与基体表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法，其特征在于包括：/n提供钛基底；/n采用喷砂和/或化学刻蚀对所述钛基底进行刻蚀处理，在所述钛基底表面形成粗糙的多孔微纳结构层；/n以修饰液对具有多孔微纳结构层的钛基底进行化学修饰，得到疏水亲油钛基底表面；/n以及，向疏水亲油钛基底表面的多孔微纳结构层中填充润滑脂，获得润滑脂填充多孔结构防污表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种润滑脂填充多孔结构防污表面的制备方法，其特征在于包括：
提供钛基底；
采用喷砂和/或化学刻蚀对所述钛基底进行刻蚀处理，在所述钛基底表面形成粗糙的多孔微纳结构层；
以修饰液对具有多孔微纳结构层的钛基底进行化学修饰，得到疏水亲油钛基底表面；
以及，向疏水亲油钛基底表面的多孔微纳结构层中填充润滑脂，获得润滑脂填充多孔结构防污表面。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用过氧化氢和酸的混合溶液对所述钛基底进行所述的刻蚀处理；优选的，所述混合溶液中过氧化氢的浓度为25～30wt％，酸的浓度为0.05～0.15mol/L；优选的，所述酸包括盐酸和/或硝酸；和/或，所述刻蚀处理的时间为30min～60min；和/或，所述多孔微纳结构层的厚度为300～500nm，所述多孔微纳结构层具有草丛状结构，所含孔洞的直径为100～200nm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述修饰液所含修饰剂包括氟硅烷修饰剂、硅烷偶联剂、表面活性剂中的任意一种或两种以上的组合。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述氟硅烷修饰剂包括1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述氟硅烷修饰剂在氟硅烷修饰液中的浓度为0.01～1vol％；优选的，所述氟硅烷修饰液包括氟硅烷修饰剂和乙醇的混合液。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文杰，顾青山，强玉杰，蓝席建，王立平，吴斌，
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