[發明專利]一種模板壓印法制備大尺寸微溝槽仿生防污涂層的方法

在審

• 申請號: 202011466445.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112756233A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王萌;謝志鵬;湯黎容;王晶晶;鄧冰鋒;張初鐿
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D5/06;B05D3/14;B05D3/00;B05D7/24
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 時亞娟

一種模板壓印法制備大尺寸微溝槽仿生防污涂層的方法，該方法通過在平面模版或輥筒模版上激光刻蝕特定的仿生微結構形貌，并在微結構模版上涂膜脫模劑，然后，在表干的防污涂層表面上直接壓印仿生微結構模版而倒模成型，得到具有微結構形貌的仿生防污涂層，再通過微結構平面模版多次壓印或微結構輥筒模版連續滾動壓印，制備得到具有大面積微結構的仿生防污涂層。方法本身可在室溫條件下進行，制備條件要求較低，操作簡單，可實現大面積的涂層微結構表面的制備。且制得的仿生防污涂層，表面微結構形貌均勻，無裂紋、無脫落，具有良好的防污效果。

技術領域

本發明涉及功能涂層技術領域，具體的說是一種模板壓印法制備大尺寸微形貌溝槽仿生防污涂層的方法。

背景技術

在海洋中的一些動物，例如鯨、鯊魚、海豚等海生動物生存于海洋環境，但其表面卻很少附著海生物，研究發現這些海洋動物的表皮具有微米級的溝槽，這種微溝槽對海生物的附著具有一定的抑制作用，可在一定程度上防止海生物附著。防污涂層是目前現有技術中防止海生物污損最有效的防護方法，其通過在防污涂層表面制備具有仿生物表面的微結構，來提高其防污性能，仿生型防污涂層是當前研究的一個熱點。

目前在防污涂層表面制備仿生微結構的方法有多種：光刻蝕法、靜電紡絲法、等離子體刻蝕法、陽極氧化法、相分離法和納米技術等。但是，這些制備方法僅能完成較小尺寸的涂層微結構表面制備。在進行較大尺寸的涂層微結構表面制備時，這些方法存在操作復雜、制備成本較高，無法工業化應用等缺陷。

例如，專利CN106987791A公開了一種基于MEMS微結構結合力強化的涂層制備方法，其采用微加工工藝在基片表面加工形成規則的陣列微結構，再采用等離子噴涂技術在基片表面噴涂得到陶瓷涂層，該方法能以高效率制備一種在高溫下仍具有良好結合力和熱穩定性的功能性涂層，結合牢固，且制備工藝更為靈活，但制備方法本身存在微加工工藝復雜，制備成本較高的缺陷，并不適用于大尺寸防污涂層的制備。

因此，研究并開發一種滿足大尺寸仿生防污涂層工業化應用的制備方法，對于功能涂層技術的開發來說，實為必要。

發明內容

針對現有技術中的防污涂層微結構表面制備技術工藝復雜，工藝條件較為苛刻，生產成本較高，且僅能制備出較小尺寸微結構表面的技術問題，本發明提供了一種制備大尺寸微結構形貌仿生防污涂層的方法，該方法通過在模板表面激光刻蝕仿生微溝槽結構，再將表面具有微結構的模板壓印在防污涂層表面，可快速、方便的制備出大面積的微結構仿生防污涂層。

本發明為解決上述技術問題，所采用的技術方案是：一種模板壓印法制備大尺寸微溝槽仿生防污涂層的方法，包括以下步驟：

步驟一、取模板基材，并采用清洗劑對其表面進行清洗和干燥，制成清潔模板，備用；

步驟二、將步驟一制得的清潔模板置于激光加工臺上，采用激光在清潔模板表面刻蝕出仿生微溝槽結構，之后，再次采用清洗劑對其表面進行清洗和干燥，制得微結構模板，備用；

步驟三、在步驟二制得的微結構模板表面均勻涂裝脫模劑，待涂裝的脫模劑完全干燥后，備用；

步驟四、采用稀釋劑對有機硅防污涂料進行稀釋，制得粘度為2-6Pa·s的稀釋涂料，充分混勻后，在預先涂裝過底涂層的大尺寸涂層基材表面進行稀釋涂料的涂裝，使底涂層表面形成有機硅防污涂層；

步驟五、待步驟四中的有機硅防污涂層固化0.5-1.5h，且有機硅防污涂層表干但未實干時，將步驟三表面涂裝過脫模劑的微結構模板壓印在該有機硅防污涂層表面，控制壓印時的壓強為0.1-2MPa，壓印時間為1-5min，使有機硅防污涂層表面壓印出仿生微溝槽結構；

步驟六、控制微結構模板從有機硅防污涂層已壓印的部位脫離，并在未壓印的部位進行連續壓印，全部壓印完成后，即得成品大尺寸微溝槽仿生防污涂層。

優選的，在步驟一中，所述的模板基材為平面模板或輥筒模板，平板模板的材質為鋁合金、鋁或硅膠中的任意一種；輥筒模板的材質為不銹鋼、鋁合金或聚四氟乙烯中的任意一種。