[發明專利]一種具有微-納結構和化學組成雙重修復功能的穩定超雙疏涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202010534952.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111574910B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李步成;張俊平;魏晉飛;楊燕飛;李凌霄
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D191/06;C09D7/62;B05D7/26;B05D7/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種具有微?納結構和化學組成雙重修復功能的穩定超雙疏涂層的制備方法。所述方法包括：（1）制備由環氧樹脂A、固化劑A、表面活性劑、熱塑性自修復體、填料和溶劑組成的結構記憶粘結層；（2）利用沉淀聚合法制備環氧樹脂微球/氟化埃洛石納米管@修復因子緩釋微囊分散液，并將其噴涂到結構記憶粘結層表面，熱固化交聯，形成具有微?納結構和化學組成雙重修復功能的穩定超雙疏涂層。本發明制備的超雙疏涂層不僅具有優異的超雙疏性能、機械穩定性，同時具有微?納結構和表面化學組成雙重修復功能。本發明還具有工藝簡單、成本低、可規模化制備等優點，易于進行產業化應用。

技術領域

本發明涉及一種穩定超雙疏涂層的制備方法，尤其涉及一種具有微-納結構和化學組成雙重修復功能的穩定超雙疏涂層的制備方法，屬于超雙疏涂層制備技術領域。

背景技術

超雙疏涂層是指水和低表面能液滴在其表面保持高于150°的接觸角，低于10°的滾動角的一種特殊潤濕性涂層，具有優異的自清潔性、防污性、抗結冰性、抗菌性及防腐性等性能，可廣泛應用于汽車、建筑、農業、軍事等生產及生活的各個方面，是一種極具發展潛力的新材料。超雙疏涂層常見制備手段主要是通過構建微-納米級的粗造結構和降低材料的表面能得以實現。盡管超雙疏表面在諸多領域有著廣泛的應用前景，但真正實現其實際應用還有很多瓶頸因素需要解決，如機械穩定性差、制備工藝復雜、成本昂貴等問題。其中最關鍵的問題在于機械穩定性差，導致超雙疏涂層難以實現工業化應用，主要原因在于：（1）涂層與基材的結合力比較差；（2）涂層的微-納結構和化學組成不穩定，導致材料耐摩擦磨損、耐沖刷、抗老化等方面的性能較差。

目前，提高涂層機械穩定性的主要途徑為以下幾方面：

（1）多級分層粗糙結構法

表面微-納米結構是調控涂層疏液性能的關鍵因素之一。原因在于微-納結構形成的凹槽能夠捕獲大量空氣，使液滴在涂層上更好地保持Cassie-Baxter狀態。然而，微-納結構極易受到機械力的破壞，使得涂層極易轉變為Wenzel狀態，造成涂層疏特性的喪失。因此，通過在涂層表面引入穩定的微米尺度的突起結構，再將納米結構構筑于微米結構表面。這樣不僅提高了涂層的粗糙度，而且在機械摩擦力下，粗糙表面的納米結構受到微米結構的保護而不會被破壞，使液滴較好的保持在Cassie-Baxter狀態。因此，構筑微米和納米多級分層結構有利于提升超雙疏涂層的機械穩定性。如專利CN110540765 A公開了一種基于二氧化鈦/二氧化硅復合納米顆粒的耐磨超雙疏涂層制備方法，該超雙疏涂層具備良好的穩定性能，對正辛烷的接觸角大于150°，滾動角小于10°。

（2）“涂料+粘結劑”法

低表面能材料是調控涂層疏液性能的另一關鍵因素。然而，低表面能物質在通常情況下呈化學惰性，致使涂層與基材的結合力往往較差，易發生粉化和脫落現象，從而導致涂層性能的失效等問題。因此，通過在基材和涂層之間引入粘接層可以間接増強涂層與基材的結合力，從而可提高涂層的機械穩定性。論文（Science2015,347:1132-1135）先將透明膠涂覆在基材上，再將超疏水涂料涂在透明膠上，獲得了具有優異耐磨性能的超疏水涂層，無論是刀刮還是砂紙磨，都無法將涂料從透明膠上除去，從而增強了涂層的使用性能。專利CN103450727 B公開了一種含氟碳鏈納米超雙疏涂料的制備方法，用不同納米級別的 SiO₂形成草莓狀顆粒作為第一遍面漆構筑荷葉結構襯底，再通過含氟碳鏈類材料作為第二遍面漆構筑超雙疏表面，得到具有優異的自潔性、耐化學性、耐磨性的超雙疏。

（3）自修復法