[發明專利]阻燃、超耐磨、超疏水的三層涂層及其制備與應用

有效

• 申請號: 202110602742.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113292905B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉利彬;張海龍;卜鑫瑜
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D7/61;C09D5/18;C09D7/65;C09D5/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于材料領域，公開了一種阻燃、超耐磨、超疏水的三層涂層及其制備與應用，包括：將超疏水/超疏油懸浮液分別作為頂層溶液、中層溶液；使環氧樹脂與氟化固化劑和阻燃劑在溶劑中反應，得到底層噴涂溶液；在基材表面上先噴涂底層噴涂溶液，再噴涂中層噴涂溶液，染色，形成半固化狀態表面，再噴涂頂層噴涂溶，干燥，得到三層耐磨的超疏水阻燃涂層；其中，所述超疏水/超疏油懸浮液中含有多級微納米結構粒子、氟化固化劑、氟化環氧樹脂。本發明的涂層具有更出色的阻燃性能和更優異的機械穩定性，可以期望用于大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及阻燃、超耐磨、超疏水涂層的制備及其研究。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著研究的不斷深入，已經制備出一批具有優異防腐蝕、自清潔、防結冰性能的超疏水/超疏油涂層。然而，這些涂層的機械性能在實際應用中仍然不能達到合理預期，因為微/納米結構較為脆弱，而減少液體和固體之間的接觸面積依賴于分層微/納米結構捕獲的空氣層，所以微/納米結構一旦被機械破壞，不能再捕獲空氣，涂層整體的疏液性就會受到影響。基于此，人們提出了許多提高超疏水表面機械耐久性的方法。一種是依靠堅固的結構(如金屬骨架或堅固的“盔甲”來保護分層結構或疏水介質免受損害的硬處理策略。另一種是軟處理策略，它依賴于可變形基板(例如聚硅氧烷微球表面)的柔韌性來適應物理沖擊后的變形，以保護多孔結構并穩定空氣層。然而，由于其表面處理方法的局限性，其能否大規模制備和應用仍然還需要進行探究。

除了機械力化學的堅固性外，具有防火性能的超疏水涂層還能在特殊情況下實現更具針對性的應用。然而，在涂層中引入阻燃劑會對涂層的超疏水性能產生負面影響。將超疏水表面機械力與阻燃性能強有效結合，并實現阻燃超疏水涂層的大規模制備也不簡單。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種阻燃、超耐磨、超疏水涂層的制備及其研究。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種阻燃、超耐磨、超疏水的三層涂層TLC的制備方法，包括：

將超疏水/超疏油懸浮液分別作為頂層溶液、中層溶液；

使環氧樹脂與氟化固化劑和阻燃劑在溶劑中反應，得到底層噴涂溶液；

在基材表面上先噴涂底層噴涂溶液，再噴涂中層噴涂溶液，染色，形成半固化狀態表面，再噴涂頂層噴涂溶，干燥，得到三層耐磨的超疏水阻燃涂層；

其中，所述超疏水/超疏油懸浮液中含有多級微納米結構粒子、氟化固化劑、氟化環氧樹脂。

為了將超疏水表面機械力與阻燃性能強有效結合，實現阻燃超疏水涂層的大規模制備，本發明對阻燃劑與超疏水/超疏油溶劑的結合方式進行了系統的研究和大規模地實驗摸索，基于研究發現，本發明提出了多級結構與多層結構相結合，阻燃材料與疏液材料不共混的制備策略。在環氧樹脂體系中以微米級纖維素為框架，提出了雙層結構(BLC)，每層都賦予不同的功能，如底層通過加入阻燃劑，使其具有優異的阻燃性能，頂層通過微納米粒子與低表面能物質相結合使其具有優異的疏水性能，從而得到疏水性與阻燃性兼備、機械性能又好的涂層。但本發明通過表征發現雙層結構仍不能達到超耐磨的效果，因為頂層結構會將底層結構壓穿?；诖?，本發明進一步引入中間層作為過渡層，將底層與頂層合理的承接，即設計出了三層超疏水耐磨阻燃涂層。這種設計可以在引入阻燃劑的同時，又不會對涂層疏液性能造成負面影響，并且環氧樹脂與微米級纖維素的結合，使涂層具有極佳的機械穩定性，在750g負載的砂輪機上磨損10000次后依舊具有良好的疏液性，并且還另外具有阻燃以及隔熱能力。

本發明的第二個方面，提供了任一上述的方法制備的阻燃、超耐磨、超疏水的三層涂層TLC。