一种有机硅复合减阻涂层及其制备方法与应用技术

技术编号：40607773 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-12 22:14

本发明专利技术提供了一种有机硅复合减阻涂层及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：S1.将正硅酸乙酯、烯基硅烷、催化剂、水、第一溶剂搅拌后静置得到第一混合液，将第一混合液涂布于基底的表面，热烘形成附着力促进层；S2.将二氧化硅粒子、全氟烷基乙烯、光固化剂、第二溶剂避光搅拌至混合均匀得到第二混合液，将第二混合液涂布于步骤S1得到的附着力促进剂层的表面，紫外光固化形成减阻功能层，最终得到由附着力促进层、减阻功能层组成的有机硅复合减阻涂层。本发明专利技术制得的有机硅复合减阻涂层具有较好的附着力和减阻性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于减阻涂层，具体涉及一种有机硅复合减阻涂层及其制备方法与应用。

技术介绍

1、海洋航行体在航行时受到的阻力是影响其航行速度和能量消耗的主要因素之一，对于在水下或水面运动的物体来说，其所受到的阻力主要有粘性阻力(摩擦阻力)和兴波阻力，其中，粘性阻力占很大比重。在海上运输中货船的表面摩擦阻力占总阻力的60-70％，而且船舶运输占全球石油消耗的8.5％以及3.3％的co2排放。因此，表面摩擦阻力在总阻力中扮演着重要角色，降低运动过程中的摩擦阻力对提高船舶运输的效率，节约能源，减少温室气体排放，降低污染等方面均具有显著作用。

2、对于粘性流体(例如水)流经亲水性表面时，流体与边界的相对速度为零，被称作无滑移边界条件。而当表面为疏水时，流体与边界间具有一定的速度差。此时，流体速度降至零的位置到边界的距离被称作滑移长度，而一般公认的是大的滑移长度即可产生高的减阻效果。当疏水表面的滑移用不同的方法进行测量时得到的数据也不同，但测量结果通常较小，低于100nm。只有当疏水表面结合微米或纳米级别的粗糙度，即达到超疏水状态时才能够具有较大的滑移长度，从而产生明显的减阻效果。

3、目前的减阻涂层大多采用有机涂层，合成工艺复杂，耐磨性不佳，易被造成物理机械破坏，同时因其需要疏水性，涂层表面能较低，在基底附着力不强，易造成脱落。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种有机硅复合减阻涂层及其制备方法与应用，所述有机硅复合减阻涂层具有较好的附着力和减阻性能。</p>

2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：

3、一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.将正硅酸乙酯、烯基硅烷、催化剂、水、第一溶剂搅拌后静置得到第一混合液，将第一混合液涂布于基底的表面，热烘形成附着力促进层；

5、s2.将二氧化硅粒子、全氟烷基乙烯、光固化剂、第二溶剂避光搅拌至混合均匀得到第二混合液，将第二混合液涂布于步骤s1得到的附着力促进剂层的表面，紫外光固化形成减阻功能层，最终得到由附着力促进层、减阻功能层组成的有机硅复合减阻涂层。

6、进一步地，本专利技术所述步骤s1中，按重量百分比计，正硅酸乙酯8-12％，烯基硅烷12-38％，催化剂0.1-0.5％，水2-10％，余量为第一溶剂。

7、进一步地，本专利技术所述步骤s1中，烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、二烯丙基二甲氧基硅烷中的其中一种或多种，催化剂为甲酸、乙酸、盐酸中的其中一种或多种，第一溶剂为乙醇、异丙醇、石油醚中的其中一种或多种。

8、进一步地，本专利技术所述步骤s1中，搅拌的时间为4-12h，静置的时间为24-72h，热烘的温度为40-80℃，热烘的时间为10-30min。

9、进一步地，所述附着力促进层的厚度为1-25μm。

10、进一步地，本专利技术所述步骤s2中，按重量百分比计，二氧化硅粒子1-4％，全氟烷基乙烯5-25％，光固化剂0.1-2％，余量为第二溶剂。

11、进一步地，本专利技术所述步骤s2中，二氧化硅粒子的粒径为200-1000nm，全氟烷基乙烯为全氟辛基乙烯、全氟己基乙烯、全氟癸基乙烯中的其中一种或多种，光固化剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基乙酮、α-羟烷基苯酮中的其中一种或多种，第二溶剂为乙醇、乙酸乙酯、石油醚中的其中一种或多种。

12、进一步地，本专利技术所述步骤s2中，紫外光固化的功率为1-3kw，紫外光固化的时间为30-600s。

13、进一步地，所述减阻功能层的厚度为1-25μm。

14、本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的有机硅复合减阻涂层。

15、进一步地，本专利技术所述有机硅复合减阻涂层的静态接触角大于150°，减阻率为2-10％。

16、进一步地，本专利技术还提供了所述有机硅复合减阻涂层在水面以及水下航行体领域中的应用。

17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

18、1)本专利技术以有机硅涂层作为附着力促进层，利用正硅酸乙酯与烯基硅烷水解交联缩合形成大量的硅羟基(si-oh)，可与各种基底进行牢固的结合，同时在涂层中引入乙烯基双键活性位点，为下一步功能涂层进行疏水化做好铺垫。减阻功能层则利用附着力促进层的双键活性位点，可根据不同功能需求进行灵活调控，并通过紫外光固化将烯基硅烷与全氟烷基乙烯中的双键交联，使得附着力促进层与减阻功能层通过化学键结合，从而提高有机硅复合减阻涂层的附着力和减阻性能，此外，紫外固化较一般涂层具有固化时间短，涂层间结合牢固，可连续施工的优点。

19、2)对比现有技术，本专利技术附着力促进层以及减阻功能层制备均利用“一锅法”，较常规有机涂层制备简单，易于施工，可利用喷涂进行大面积涂布，因此具有很大的研究意义及应用前景。

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【技术保护点】

1.一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，按重量百分比计，正硅酸乙酯8-12％，烯基硅烷12-38％，催化剂0.1-0.5％，水2-10％，余量为第一溶剂。

3.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、二烯丙基二甲氧基硅烷中的其中一种或多种，催化剂为甲酸、乙酸、盐酸中的其中一种或多种，第一溶剂为乙醇、异丙醇、石油醚中的其中一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，搅拌的时间为4-12h，静置的时间为24-72h，热烘的温度为40-80℃，热烘的时间为10-30min；和/或，所述附着力促进层的厚度为1-25μm。

5.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，按重量百分比计，二氧化硅粒子1-4％，全氟烷基乙烯5-25％

6.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，二氧化硅粒子的粒径为200-1000nm，全氟烷基乙烯为全氟辛基乙烯、全氟己基乙烯、全氟癸基乙烯中的其中一种或多种，光固化剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基乙酮、α-羟烷基苯酮中的其中一种或多种，第二溶剂为乙醇、乙酸乙酯、石油醚中的其中一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，紫外光固化的功率为1-3kW，紫外光固化的时间为30-600s；

8.由权利要求1-8中任一项所述制备方法得到的有机硅复合减阻涂层。

9.根据权利要求8所述的有机硅复合减阻涂层，其特征在于，所述有机硅复合减阻涂层的静态接触角大于150°，减阻率为2-10％。

10.权利要求8或9所述的有机硅复合减阻涂层在水面或水下航行体领域中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，按重量百分比计，正硅酸乙酯8-12％，烯基硅烷12-38％，催化剂0.1-0.5％，水2-10％，余量为第一溶剂。

3.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，烯基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、二烯丙基二甲氧基硅烷中的其中一种或多种，催化剂为甲酸、乙酸、盐酸中的其中一种或多种，第一溶剂为乙醇、异丙醇、石油醚中的其中一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，搅拌的时间为4-12h，静置的时间为24-72h，热烘的温度为40-80℃，热烘的时间为10-30min；和/或，所述附着力促进层的厚度为1-25μm。

5.根据权利要求1所述的一种有机硅复合减阻涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈路力，曾志翔，朱萍，马付良，
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：

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