[發明專利]一種仿生自潤滑表面及制備與應用

有效

• 申請號: 201610296302.7
• 申請日: 2016-05-08
• 公開（公告）號: CN105733426B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 彭新艷;劉云暉
• 申請（專利權）人: 泉州三欣新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/12
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種仿生自潤滑表面，具體涉及一種可應用于海洋防污材料、防霜材料、防覆冰材料、油水分離材料中的仿生自潤滑表面及其制備方法與應用。

背景技術

仿生豬籠草自潤滑表面具有抗有機液體、復雜液體( 原油、血液等) 、冰以及生物膜黏附，抗壓穩定性好，能夠自修復等優點，近年來已成為新材料研究領域的一大熱點。仿生豬籠草自潤滑表面可達到分子尺度的光滑，能顯著減小液滴滑動角和滯后角，能夠高效抑制各種基材包括油脂、血液、冰以及生物膜的黏附，在自清潔涂料、海洋防污、促進滴狀冷凝、防霜防覆冰、油水分離、生物醫用領域具有廣闊的應用前景。

在仿豬籠草自潤滑表面的研究中，目前已發展多種浸潤方式構建仿豬籠草效應光滑多孔表面的方法，一般通過在金屬、玻璃、塑料、陶瓷等基材上，構建多孔的納米粗糙結構，然后灌注不同的潤滑油，得到具有獨特表面性能的仿豬籠草的灌注液體的光滑多孔表面。但仿豬籠草效應的光滑多孔表面的應用還存在一些問題有待解決，一方面，目前的方法需要先通過復雜的方法制備高度粗糙表面( 如刻蝕法、電化學沉積法、層層自組裝等) ，涉及特定的設備、苛刻的條件和較長的周期，難以用于大面積仿豬籠草效應的光滑多孔表面的制備；另一方面，其表面的潤滑油會因為揮發以及流體挾帶等逐漸損耗，其仿豬籠草的超光滑表面性能會逐漸向仿荷葉效應的超疏水表面轉變。

發明內容

本發明的目的在于： 提供一種仿生自潤滑表面及其制備方法，該方法將具有潤滑效果的硅油潤滑液封進有機硅聚氨酯基材內部，結合氣凝膠多孔結構的吸附和硅油的表面遷移行為，達到硅油潤滑油在基材表面的緩釋作用，起到自潤滑的效果。本發明所提供的一種仿生自潤滑表面及其制備方法，可以克服浸潤法構建仿豬籠草效應的光滑多孔表面潤滑油易損耗的缺點，且制備方法中不需要構造粗糙表面，所制備的自潤滑表面持久性好，更有利于實現工業應用。

本發明的目的通過以下方式來完成：

本發明所述的一種仿生自潤滑表面，以質量份數計，組分如下：

有機硅聚氨酯預聚體：　　　　　　100質量份；

帶活性氫的烷氧基硅烷：　　　　　3～150質量份；

可緩釋硅油功能顆粒：　　　　　　5～300質量份；

助劑：1～25質量份；

催化劑：0.1～10質量份；

所述有機硅聚氨酯預聚體為端羥基硅油和異氰酸酯化合物制備的以NCO封端的預聚物，其NCO含量為0.5～8% ；

所述的帶活性氫的烷氧基硅烷為3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一種；

所述助劑為流平劑、消泡劑的至少一種；

所述催化劑為有機錫類催化劑、叔胺類催化劑的至少一種；

所述可緩釋硅油功能顆粒主要由以下按重量百分比計的原料制備而成：

SiO₂氣凝膠顆粒：100質量份；

硅油：10～1000質量份；

其中，SiO₂氣凝膠顆粒的粒徑尺寸為0.5~1000μm，密度為0.05~0.3g/ml，比表面積為300~1000m/g。

所述二異氰酸酯為芳香族二異氰酸酯，選自甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷4,4’- 二異氰酸酯（MDI）、苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）；

所述的端羥基硅油分子量為400-5000。

本發明所述一種仿生自潤滑表面的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

A: 可緩釋硅油功能顆粒的制備

按設定的重量百分比，將SiO₂氣凝膠顆粒和潤滑液混合，攪拌均勻，過濾，得到負載硅油氣凝膠顆粒，即為可緩釋硅油功能顆粒；

B：仿生自潤滑表面的制備

按設定的重量百分比，將有機硅聚氨酯預聚體、帶活性氫的烷氧基硅烷、催化劑真空下攪拌混合，升溫至40～80℃后，繼續攪拌10～100分鐘，得到烷氧基硅烷封端的有機硅聚氨酯樹脂；在烷氧基硅烷封端的有機硅聚氨酯樹脂內依次加入可緩釋硅油功能顆粒、流平劑、消泡劑，真空下進行攪拌10～200分鐘后出料，得到可固化自潤滑樹脂；將可固化自潤滑樹脂進行鋪膜，在空氣中常溫固化，得到仿生自潤滑表面。

本發明所述的仿生自潤滑表面在海洋防污材料、防霜材料、防覆冰材料、油水分離材料中的應用。