一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法技术

一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法，属于形状记忆材料制备领域。所述方法步骤为：将基底打磨后冲洗，自然晾干；将5

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于形状记忆材料制备领域，具体涉及一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]浸润性是固体界面的一个重要属性，在人们生活的方方面面都有着它的影子，如金属表面的抗腐蚀、船体的防污、油水分离以及表面的自清洁等。在实际的操作中，要根据不同环境需求，制备出超疏水、超亲水、水下超疏油和超双疏的不同浸润性表面以及在特定条件下可响应切换涂层浸润性的智能涂层。
[0003]因此，可在外界刺激下响应的材料对于调控表面浸润性有着很大的优势，尤其是形状记忆材料可根据不同环境调控其表面浸润性。形状记忆超浸润涂层包括底层复合层和上层粒子层，底层复合层起形状记忆效果、粘接表层粒子提高粒子附着力和增强涂层抗磨损能力的效果；表层粒子起超浸润效果可根据不同环境加以不同功能的粒子，提高涂层的应变实用性。这种涂层制备方法在大型船舶减阻、防污和抗腐蚀等方面具有优势。
[0004]然而，目前的形状记忆超浸润材料多基于模板法进行制备，大部分还处在实验室阶段，通过模板法进行压制，虽然制得的涂层形状记忆效果很好，但所得成品面积仅几百平方厘米大小，无法应用在大型船舶或器械上。并且目前大部分形状记忆涂层耐磨性不好，表面的浸润性很容易被破坏，这会严重影响涂层使用寿命及对涂层基底的保护效果。因此形状记忆耐磨超浸润涂层的大面积制备具有很高的实用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决部分形状记忆材料实用困难及制备过程复杂、制备面积小无法大面积应用等问题，提供一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法，适用于铝板、钢材、有机物等各类基底表面，所制备的涂层耐磨性能好，且可以实现大面积的制备，能够应用在大型船舶或合金基材上。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法，所述方法步骤为：
[0008]步骤一：基底预处理：将50mm*50mm
‑
1000mm*1000mm的基底用1000目砂纸进行打磨，再用无水乙醇进行冲洗，自然晾干5
‑
30min；
[0009]步骤二：将5
‑
40g环氧树脂、3
‑
6g固化剂、1
‑
10g亲疏水微纳米粒子以及10
‑
100ml溶剂，100
‑
1000rpm磁力搅拌5
‑
30min；
[0010]步骤三：进行第一步喷涂：将基底放置于60
‑
100℃加热平台上预热5
‑
10min，将所配置环氧树脂复合粒子溶液倒入喷枪壶中，手持喷枪使喷枪垂直于基底板，且喷枪口与底板保持距离为13
‑
20cm，压强为0.1
‑
20MPa自左向右均匀喷涂，室温下静放10
‑
20min，放入烘箱中60
‑
100℃下预固化30
‑
50min；
[0011]步骤四：配置粒子混合液，具体有如下三种形式：
[0012](1)将1
‑
10g亲疏水微纳米粒子与10
‑
100ml溶剂混合，搅拌使粒子初步溶解，再进行超声5
‑
30min和磁力搅拌5
‑
30min；
[0013](2)将10
‑
100ml溶剂与0.1
‑
3g全氟硅烷(紫外光响应)磁力搅拌10
‑
40min，再向混合液加入1
‑
10g纳米二氧化钛粒子超声10
‑
30min后继续磁子搅拌10
‑
30min，得到紫外光响应性粒子；
[0014](3)取0.2ml双[3
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(三甲氧基甲硅烷基)醛]乙二胺溶于9.8ml无水乙醇中，50℃下磁力搅拌30min制备修饰液。取4.5g高岭土分散在0.65g全氟辛酸和8.5ml无水乙醇混合液中先超声30min，然后加入2.8ml修饰液在55℃下磁力搅拌3h，得到pH响应粒子溶液；
[0015]步骤五：进行第二步喷涂；将步骤三预固化后的底板放置平台，选取步骤四中的一种粒子混合液加入喷枪壶中，喷枪垂直于底板且喷枪口与底板保持10
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20cm的距离，压强为0.1
‑
20MPa进行来回多次喷涂；
[0016]步骤六：室温下放置10
‑
20min后放入烘箱，80
‑
130℃固化0.5
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2小时，100
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150℃固化0.5
‑
2小时。
[0017]进一步地，步骤二中，所述环氧树脂为E51，E44，TDE85中的一种；所述固化剂为聚醚胺D
‑
230或异佛尔酮二胺(IPDA)；所述亲疏水微纳米粒子为疏水性气相纳米二氧化硅粒子、亲水性气相纳米二氧化硅粒子、二氧化硅纳米粒子或二氧化钛纳米粒子中的一种；所述溶剂为乙酸乙酯或丙酮。
[0018]进一步地，步骤四(1)中，所述亲疏水微纳米粒子为疏水性气相纳米二氧化硅粒子、亲水性气相纳米二氧化硅粒子、纳米氧化锌粒子，纳米二氧化钛粒子，已改性的纳米氧化铝粒子中的一种；所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮或无水乙醇中的一种。
[0019]进一步地，步骤四(2)中，所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮或无水乙醇中的一种；所述全氟硅烷为1H，1H，2H，2H全氟癸基三甲氧基硅烷、1H，1H，2H，2H全氟癸基三乙氧基硅烷、1H，1H，2H，2H全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种。
[0020]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
[0021](1)可实现一百平以上大面积的形状记忆超浸润涂层如可在轮船表面制备，其涂层可以通过改变形貌，改变涂层的一些性能，如对液滴的粘附性，通过对涂层赋予凹槽结构，可以使涂层对水由超疏低粘变为超疏高粘，经过临界温度恢复后涂层变回超疏低粘状态，这在船舶涂层有着重大应用价值，涂层可根据船舶行驶水域的不同赋予不同状态以应对多种环境，对船体起到一个防污、自清洁及抗腐蚀的效果。
[0022](2)该涂层具有很好的形状记忆效果，形状记忆恢复率达92％，恢复时间快，在临界温度下30
‑
60s内即可恢复，且在临界温度下赋予固定形状也十分稳定，这对形状记忆超浸润涂层特性的选择性调控起着关键效果。
[0023](3)通过这种方法制备的形状记忆超浸润涂层不仅面积大而且具备很好的抗磨损性，在经过200次的磨损后涂层仍保持最初的浸润性效果，且此时的形状记忆恢复率仍在92％以上，浸润性涂层优良的稳定性可以长时间的对基底进行保护，避免基底的破损提高基底的使用周期。
[0024](4)该涂层表面可喷涂响应性纳米粒子如紫外光响应、pH响应及热响应，通过涂层智能响应快速改变涂层表面的浸润性，智能响应和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆可响应超浸润涂层的制备方法，其特征在于：所述方法步骤为：步骤一：基底预处理：将50mm*50mm
‑
1000mm*1000mm的基底用1000目砂纸进行打磨，再用无水乙醇进行冲洗，自然晾干5
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30min；步骤二：将5
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40g环氧树脂、3
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6g固化剂、1
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10g亲疏水微纳米粒子以及10
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100ml溶剂，100
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1000rpm磁力搅拌5
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30min；步骤三：进行第一步喷涂：将基底放置于60
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100℃加热平台上预热5
‑
10min，将所配置环氧树脂复合粒子溶液倒入喷枪壶中，使喷枪垂直于基底板，且喷枪口与底板保持距离为13
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20cm，压强为0.1
‑
20MPa自左向右均匀喷涂，室温下静放10
‑
20min，放入烘箱中60
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100℃下预固化30
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50min；步骤四：配置粒子混合液，具体有如下三种形式：(1)将1
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10g亲疏水微纳米粒子与10
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100ml溶剂混合，搅拌使粒子初步溶解，再进行超声5
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30min和磁力搅拌5
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30min；(2)将10
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100ml溶剂与0.1
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3g全氟硅烷磁力搅拌10
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40min，再向混合液加入1
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10g纳米二氧化钛粒子超声10
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30min后继续磁子搅拌10
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30min，得到紫外光响应性粒子；(3)取0...

【专利技术属性】
技术研发人员：成中军，王晓楠，来华，刘宇艳，焦守政，刘晓峰，王瑞洁，孙新超，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：