[發明專利]基于鯊魚皮表面和基體結構的仿生減阻膜材及其制備方法

無效

• 申請號: 201010532238.0
• 申請日: 2010-10-30
• 公開（公告）號: CN102145567A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 蒲俠;李光吉;劉云鴻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B38/06;B32B25/00;B29C35/00;C08L7/00;C08L23/16;C08L51/06;C08K13/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

1.一種基于鯊魚皮表面和基體結構的仿生減阻膜材的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)彈性表層的制備：以天然橡膠和三元乙丙橡膠作為高分子材料基體，分別加入橡膠助劑制備天然橡膠母煉膠和三元乙丙橡膠母煉膠，將兩種母煉膠中的任一種或兩者共混，作為彈性表層基材；以質量份數計，天然橡膠母煉膠的配方組成為：天然橡膠100份、輕質碳酸鈣20～40份、硫磺1～2份、促進劑N-環己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺0.5～1份、促進劑二甲胺磺酰吩噻嗪DM?0.8～1份、ZnO?5份、硬酯酸1～2份和硅烷偶聯劑1～3份；三元乙丙橡膠母煉膠的配方組成為：三元乙丙橡膠100份、SiO₂20～40份、ZnO?5份、硬酯酸1～2份、防老劑9111.5份、促進劑N-環己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺1～1.5份、過氧化二異丙苯1～1.5份和促進劑DM?1～2份；

(2)粘彈柔性底層的制備：以質量份數計，將100份橡膠、5～10份苯乙烯單體和10～30份丙烯酸酯類單體混合，以甲苯作溶劑，常溫攪拌，至橡膠溶解，加入引發劑過氧化二苯甲酰和二乙烯基苯，過氧化二苯甲酰用量為1～2份，二乙烯基苯用量為苯乙烯及丙烯酸酯類單體總質量的0～2％，在油浴中升溫到80℃～90℃，反應4～8h；反應結束后，倒入乙醇中沉析，取出產物，真空干燥10～18h；在雙輥開煉機上，將干燥后的產物，以100份橡膠質量份數計，依次加入5份ZnO、1～2份硬脂酸、10～30份白炭黑、1～1.5份促進劑二硫化四甲基秋蘭姆TMTD、0.5～2份促進劑DM、1～2份硫磺進行混煉，出片存放待用；所述橡膠為丁基橡膠或氯化丁基橡膠；所述丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和/或丙烯酸異辛酯；

(3)具有盾甲鱗溝槽結構的模具制備：通過彈性印章法或電鑄法制備；

所述彈性印章法是將100份液態硅橡膠和1～2份氨類硅烷固化劑混合均勻，抽真空2～10min，倒入模具中，涂覆厚度為2～5mm，得硅橡膠；施加1～4kg的壓力將平整鯊魚皮樣本平鋪在硅橡膠表面，室溫固化120～180min后，脫模制得帶有鯊魚皮表面形貌的模具；

所述電鑄法是以鯊魚皮或液態硅橡膠彈性印章法得到的聚氨酯仿鯊皮作為電鑄原型，經過化學鍍銀或鍍銅處理后進行電鑄，使在原型表面逐漸沉積出金屬層，24～48小時后將原型從電鑄溶液中取出；分離電鑄層與原型，便獲得與原型形狀相對應的金屬復制件，即得帶有鯊魚皮表面形貌的模具；

(4)減阻膜材的制備：將步驟(1)所制備的彈性表層和步驟(2)粘彈柔性底層疊加放入在步驟(3)所制備得模具中，并使彈性表層貼近復制有鯊魚皮盾甲鱗溝槽結構的一面；將模具置于平板硫化機中，于140～180℃，10～15MPa的壓力下硫化6～12min，脫模從電鑄模具上撕下即得具備雙重減阻功能的仿鯊魚皮。

2.根據權利要求1所述的基于鯊魚皮表面和基體結構的仿生減阻膜材的制備方法，其特征在于：所述彈性表層和粘彈柔性底層的厚度比為1∶3～3∶1，仿生減阻膜材總厚度在1.0～3.0mm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述氨類硅烷固化劑為氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、苯甲胺丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、乙二胺丙基三甲氧基硅烷和/或苯甲胺丙基三甲氧基硅烷。

4.根據權利要求1所述的具有盾甲鱗溝槽結構的模具的制備方法，其特征在于：鯊魚皮為未經防腐處理的新鮮鯊魚皮。

5.一種基于鯊魚皮表面和基體結構的仿生減阻膜材，其特征在于由權利要求1-4任一項所述方法制備。