一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法，涉及功能表面制造领域，包括以下步骤：对基材进行预处理，以去除表面油污；将二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇和溶液混合进行球磨，并在球磨过程中依次加入树脂和固化剂，得到涂料A；将所述涂料A滚涂在经预处理的基材上，得到三维多孔储油层；将α

【技术实现步骤摘要】
一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能表面制造领域，具体涉及一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]在机械、海洋装备、航空航天等领域，零部件面临的腐蚀，生物黏附、结冰等一系列问题，严重影响零部件服役质量，造成能源浪费、资源损耗。例如，在强风沙、雾霾天气下，高压绝缘子容易因污渍积累而发生强烈放电；藤壶、贻贝等生物附着于船舶表面，会增大航行阻力；在高空环境下，机翼表面结冰将导致机翼形状改变，升力不足、阻力增大，甚至增加坠机风险。因此赋予零部件表面抗腐蚀、抗生物黏附、防结冰等功能对于装备服役质量提升以及节能减排具有重要意义。
[0003]由猪笼草启发的注液多孔超滑表面因良好的拒液性而具有防腐蚀、自清洁、防粘附等优异功能，为上述问题提供了良好的解决方案。然而，超滑表面也存在一些缺陷，例如，在面对高速剪切、水流冲击时，由于注入液体的丧失，超滑表面的拒液性能急剧下降，严重限制其实际应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法，以提高超滑涂层的耐久性。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种具有双层结构的仿生超滑涂层，包括作为底层的三维多孔储油层和作为顶层的片层状超滑层；
[0007]所述三维多孔储油层内均布有若干三维微米通孔，所述三维多孔储油层侧壁分布有若干纳米小孔；
[0008]所述片层状超滑层具有致密片状结构，且含有亲油组分。
[0009]相对于现有技术中，超滑表面也存在一些缺陷，例如，在面对高速剪切、水流冲击时，由于注入液体的丧失，超滑表面的拒液性能急剧下降，严重限制其实际应用的问题，本方案提供了一种具有双层结构的仿生超滑涂层，以提高超滑涂层的耐久性。
[0010]具体方案中，超滑涂层以三维多孔储油层为底层，以片层状超滑层为顶层；其中，三维多孔储油层内部均匀分布有三维微米通孔，孔壁分布有纳米小孔，具有强储油、弱持油能力；片状超滑层结构致密，化学组分亲油，具有强持油能力。由于片状超滑层的强持油能力，在遭受高速剪切、水流冲击时，具有良好的稳定性；即使片状超滑层的硅油出现损失，也可通过三维多孔储油层得到补充，保障涂层的超滑性能，从而提高超滑涂层的耐久性；上述方案中，本涂层有望解决高压绝缘子污闪、舰船生物黏附、飞行器高空结冰等问题，具有经济实用，安全环保，服役寿命长等优点。
[0011]进一步优化，所述三维多孔储油层包括以下成分：二氧化硅粉末、乙基纤维素、树
脂、固化剂、聚乙烯醇、溶剂和二甲基硅油；所述二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇、树脂、固化剂和溶剂的质量比为1.2～1.5：1～2：2～4：1：0.6～1：32～40。
[0012]进一步优化，所述片层状超滑层包括以下成分：α
‑
纤维素、疏水气相纳米二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、低表面能修饰剂、溶剂和二甲基硅油；所述α
‑
纤维素、疏水气相二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、低表面能修饰剂和溶剂的质量比为1.5～1.7：0.3～0.5：0～1：0.8～1：0.5～0.6：0.72～1.35：24～28。
[0013]一种具有双层结构的仿生超滑涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：对基材进行预处理，以去除表面油污；
[0015]S2：将二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇和溶液混合进行球磨，并在球磨过程中依次加入树脂和固化剂，得到涂料A；
[0016]S3：将所述涂料A滚涂在经预处理的基材上，得到三维多孔储油层；
[0017]S4：将α
‑
纤维素、乙基纤维素、疏水气相二氧化硅粉末和溶剂混合进行球磨，并在球磨过程中依次加入低表面能修饰剂、树脂和固化剂，得到涂料B；
[0018]S5：将所述涂料B喷涂在所述三维多孔储油层表面，得到片层状超滑层；
[0019]S6：将二甲基硅油刷在所述片层状超滑层表面，以此得到仿生超滑涂层。
[0020]进一步优化，所述步骤S1包括以下具体步骤：
[0021]利用无水乙醇对基材进行超声清洗，从而去除表面油污，并置于空气环境干燥备用。
[0022]进一步优化，所述S2包括以下具体步骤：
[0023]S21：按质量比1.2～1.5：1～2：2～4：1：0.6～1：32～40称取二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇、树脂、固化剂和溶剂；
[0024]S22：将称取的二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇和溶剂放入不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨一定时间后，添加树脂，继续球磨一定时间，随后添加固化剂，再次球磨一定时间后获得涂料A。
[0025]进一步优化，所述步骤S3包括以下具体步骤：
[0026]S31：按质量比1.5～1.7：0.3～0.5：0～1：0.8～1：0.5～0.6：0.72～1.35：24～28称取α
‑
纤维素、疏水气相二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、低表面能修饰剂和溶剂；
[0027]S32：将称取的α
‑
纤维素、乙基纤维素、疏水气相二氧化硅粉末和溶剂放入不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨一定时间后，加入低表面能修饰剂，继续球磨一定时间后，添加树脂，再次球磨一定时间后，添加固化剂，最后再球磨一定时间后获得涂料B。
[0028]进一步优化，所述步骤五中，将所述涂料B喷涂在所述三维多孔储油层表面上之前，需使用砂纸对所述三维多孔储油层进行打磨。
[0029]进一步优化，所述疏水气相二氧化硅粉末的粒径为3～7nm，所述二甲基硅油的粘度为50～500cst。
[0030]进一步优化，所述树脂为环氧树脂，所述溶液为无水乙醇。
[0031]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0032]1.本专利技术提供的一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法，其片状超滑层在未添加乙基纤维素时，具有相对大的储油空间，配合三维多孔储油层的储油效果，在空气
环境中放置180天以上，仍具有良好超滑性能(滑动角<10
°
)。
[0033]2.本专利技术提供的一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法，其超滑层在添加乙基纤维素后，具有强持油能力，配合三维多孔储油层的储油效果，在高剪切环境(8000r/min)下，仍具有良好的超滑性能(滑动角<15
°
)。
[0034]3.本专利技术提供的一种具有双层结构的仿生超滑涂层及其制备方法，其超滑层在添加乙基纤维素后，具有强持油能力，配合三维多孔储油层的储油效果，经高压水流冲涮24h后，仍具有良好的超滑性能(滑动角<15
°
)。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双层结构的仿生超滑涂层，其特征在于，包括作为底层的三维多孔储油层和作为顶层的片层状超滑层；所述三维多孔储油层内均布有若干三维微米通孔，所述三维多孔储油层侧壁分布有若干纳米小孔；所述片层状超滑层具有致密片状结构，且含有亲油组分。2.根据权利要求1所述的一种具有双层结构的仿生超滑涂层，其特征在于，所述三维多孔储油层包括以下成分：二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、聚乙烯醇、溶剂和二甲基硅油；所述二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇、树脂、固化剂和溶剂的质量比为1.2～1.5：1～2：2～4：1：0.6～1：32～40。3.根据权利要求1所述的一种具有双层结构的仿生超滑涂层，其特征在于，所述片层状超滑层包括以下成分：α
‑
纤维素、疏水气相纳米二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、低表面能修饰剂、溶剂和二甲基硅油；所述α
‑
纤维素、疏水气相二氧化硅粉末、乙基纤维素、树脂、固化剂、低表面能修饰剂和溶剂的质量比为1.5～1.7：0.3～0.5：0～1：0.8～1：0.5～0.6：0.72～1.35：24～28。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种具有双层结构的仿生超滑涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对基材进行预处理，以去除表面油污；S2：将二氧化硅粉末、乙基纤维素、聚乙二醇和溶液混合进行球磨，并在球磨过程中依次加入树脂和固化剂，得到涂料A；S3：将所述涂料A滚涂在经预处理的基材上，得到三维多孔储油层；S4：将α
‑
纤维素、乙基纤维素、疏水气相二氧化硅粉末和溶剂混合进行球磨，并在球磨过程中依次加入低表面能修饰剂、树脂和固化剂，得到涂料B；S5：将所述涂料B喷涂在所述三维多孔储油层表面，得到片层状超滑层；S6：将二甲基硅油刷在所述片层状超滑层表面，以此得到仿生超滑涂层。5.根据权利要求4所述的一种具有双层结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胡军，邱豪楠，郑靖，周仲荣，赵修远，谢正灿，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：