一种具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层及其制备方法，属于有机凝胶涂层技术领域。本发明专利技术解决了现有技术中超润滑材料的润滑性随磨损降低的技术问题。本发明专利技术的超润滑有机凝胶涂层先将多巴胺的碱性水溶液涂覆于经过预处理的基底上，得到聚多巴胺基底；再将聚二甲基硅氧烷溶液喷涂到聚多巴胺基底上，得到聚二甲基硅氧烷膜；最后将可发生液

【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机凝胶涂层
，具体涉及一种具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]仿猪笼草结构的超润滑材料(slippery surface)是近几年兴起的一类固液复合结构界面材料(Nature,2011,477,443
–
447)，通过将水/油性润滑剂灌注到纳米/微米结构的粗糙基底，形成稳定且惰性的光滑表面。该表面具有良好的疏液性、抗冰性、压力稳定性等特点。在实际使用过程中，由于超润滑表面在受到外界机械磨损时，表面的润滑液会逐渐流失，导致其润湿性能下降，并可能严重缩短其使用寿命。因此，在制备超润滑材料时需要重点关注材料的抗磨损性，但目前的润滑材料往往不具备抗磨损性能，例如专利CN107761039B、CN113522684A、CN108855832A、CN105670348A分别利用火焰喷涂、激光刻蚀、水解法、溶胶
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凝胶法来制备粗糙基底，再经低表面能物质修饰、润滑油覆盖后得到超润滑材料。这些超润滑材料表面大多会因润滑油受磨擦损失而失效，这将极大的限制了超润滑材料的使用范围。因此制备具有抗磨损性的仿猪笼草结构的超润滑材料是目前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中超润滑材料的润滑性随磨损降低的技术问题，本专利技术提供一种具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层及其制备方法，该有机凝胶涂层能够智能调控材料表面润滑性能，能够自适应性的抗水或抗油，有助于超润滑材料在复杂环境中的使用，拓展其使用范围。
[0004]本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案如下：
[0005]本专利技术的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，步骤如下：
[0006]步骤一、将多巴胺溶于水中，调节pH＝7.5～9.0，溶液变成棕黑色后，涂覆于经过预处理的基底上，在15～35℃反应15～24h，淋洗，室温下晾干，得到聚多巴胺基底；
[0007]步骤二、将甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷(MA
‑
PDMS)溶液喷涂到聚多巴胺基底上，在UV灯(365nm)下光聚合30s，得到甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷(MA
‑
PDMS)膜；
[0008]步骤三、在高于可发生液
‑
固相变的润滑油熔点温度下，将可发生液
‑
固相变的润滑油与包埋甘油的脂质囊泡混合得到涂覆液，将涂覆液涂覆于甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷膜上，得到具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层。
[0009]优选的是，所述步骤一中，多巴胺溶于水后，多巴胺的物质的量为1wt％。
[0010]优选的是，所述步骤一中，用三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液(Tris
‑
HCl)、氢氧化钠溶液、硼砂缓冲溶液或氨水溶液配合盐酸溶液调节pH＝7.5～9.0。
[0011]优选的是，所述步骤一中，基底的预处理过程为：将基底依次用丙酮、乙醇、水各自超声清洗10min，氮气吹干备用。
[0012]优选的是，所述步骤一中，基底为金属、陶瓷、塑料或玻璃。
[0013]优选的是，所述步骤一中，涂覆采用的方法为旋涂、喷涂或浸涂。
[0014]优选的是，所述步骤二中，甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷(MA
‑
PDMS)溶液浓度范围1～5mg/mL。
[0015]优选的是，所述步骤二中，甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷(MA
‑
PDMS)溶液的制备方法为：将端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅烷偶联剂、催化剂二月桂酸二丁基锡(DTBL)和去离子水(H2O)于室温下搅拌混合均匀，得到的混合溶液置于烘箱中，60℃减压脱水，然后加入光引发剂1173(HMPP)，于室温下搅拌均匀，得到甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷(MA
‑
PDMS)溶液。
[0016]更优选的是，端羟基聚二甲基硅氧烷分子量为10k、20k或50k；
[0017]硅烷偶联剂为KH570或KH571；
[0018]端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅烷偶联剂、催化剂二月桂酸二丁基锡(DTBL)和去离子水(H2O)的摩尔比为1：(35～40)：(1～2)：(125～130)；
[0019]光引发剂1173的质量分数为3％～5％；
[0020]搅拌采用磁力搅拌器，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为12h。
[0021]优选的是，所述步骤二中，基底与UV灯之间的距离设置为10～15cm。
[0022]优选的是，所述步骤三中，包埋甘油的脂质囊泡的制备方法为：将天然脂质用氯仿溶解，37℃减压旋转蒸发成均匀脂质膜，然后加入甘油，60℃条件下水化，冰浴下，探头超声多次，得到包埋甘油的脂质囊泡。
[0023]更优选的是，所述天然脂质为1,2
‑
二油酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
磷酸胆碱(DOPC)、1
‑
棕榈酰
‑2‑
油酰基
‑
甘油
‑3‑
磷酸胆碱(POPC)或1,2
‑
1,2
‑
二硬脂酰
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
磷酸胆碱(DSPC)；
[0024]天然脂质、氯仿和甘油的配比为(40～80)mg:(2～4)mL:(1～3)mL；
[0025]旋转蒸发时间为1～2h；
[0026]水化时间为40～80min；
[0027]探头超声5次，探头的功率为50W，探头超声反应每次工作2s，暂停2s。
[0028]优选的是，所述步骤三中，可发生相变的润滑油为椰油(熔点：23℃)、棕榈油(熔点：40℃)或棉籽油(熔点：5
‑
10℃)。
[0029]优选的是，所述步骤三中，可发生相变的润滑油与包埋甘油的脂质囊泡的体积比为1:9、2:8或3:7。
[0030]优选的是，所述步骤三中，涂覆采用的方法为旋涂、喷涂或浸涂，浸涂时间为5h，喷涂工艺的条件为：采用压缩空气喷涂，喷涂压力1.1～10bar；喷涂液流量：150～1000mL/min。
[0031]本专利技术还提供上述具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法制备的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层。
[0032]本专利技术的原理：本专利技术的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层，首先在基底上接枝聚多巴胺，利用其强粘附性来增强涂层与基底之间的作用力。然后利用绿色水溶剂法，通过硅烷偶联剂对羟基封端的PDMS进行修饰，使其共价接枝上光敏基团(C＝C)，通
过紫外光辐照诱导聚合反应得到PDMS网络结构，同时利用高熔点润滑油在低温下由液态转变为固态，可降低液体润滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、将多巴胺溶于水中，调节pH＝7.5～9.0，待溶液变成棕黑色后，涂覆于经过预处理的基底上，在15～35℃反应15～24小时，淋洗，室温下晾干，得到聚多巴胺基底；步骤二、将甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷溶液喷涂到聚多巴胺基底上，在UV灯下光聚合30s，得到甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷膜；步骤三、在高于可发生液
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固相变的润滑油熔点温度下，将可发生液
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固相变的润滑油与包埋甘油的脂质囊泡混合得到涂覆液，将涂覆液涂覆于甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷膜上，得到具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层。2.根据权利要求1所述的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，多巴胺溶于水后，多巴胺的物质的量为1wt％；用三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液、氢氧化钠溶液、硼砂缓冲溶液或氨水溶液配合盐酸溶液调节pH＝7.5～9.0；基底为金属、陶瓷、塑料或玻璃；基底的预处理过程为：将基底依次用丙酮、乙醇、水各自超声清洗10min，氮气吹干备用；涂覆采用的方法为旋涂、喷涂或浸涂。3.根据权利要求1所述的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷溶液浓度范围为1～5mg/mL。4.根据权利要求1所述的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷溶液的制备方法为：将端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、催化剂二月桂酸二丁基锡和去离子水于室温下搅拌混合均匀，得到的混合溶液置于烘箱中，60℃减压脱水，然后加入光引发剂1173，于室温下搅拌均匀，得到甲基丙烯酸酯修饰的聚二甲基硅氧烷溶液。5.根据权利要求4所述的具有自适应性、抗磨损性的超润滑有机凝胶涂层的制备方法，其特征在于，端羟基聚二甲基硅氧烷分子量为在10k至500k之间；硅烷偶联剂为KH570或KH571；端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、催化剂二月桂酸二丁基锡和去离子水的摩尔比为1：(35～40)：(1～2)：(125～...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵跃华，刘立军，王大鹏，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：