[發明專利]一種仿沙漠甲蟲結構復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110605455.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113385393B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 何周坤;詹浩然;梅軍;曾文文;李紅梅;楊小琛;潘錦源;陳國梁;盧蘇陽;商云帆
• 申請（專利權）人: 中物院成都科學技術發展中心;成都大學
• 主分類號: B05D5/04
• 分類號: B05D5/04;B05D5/00;B05D7/02;B05D7/00;B05D7/14;B05D7/24;B05D1/36;C08J7/12;C08J7/04;C08L23/06;C08L67/02;C08L33/12;C08L27/18;C08L83/04
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 陳明龍

本發明涉及一種仿沙漠甲蟲結構復合材料及其制備方法，所述仿沙漠甲蟲結構復合材料包括基材層、修飾層和親水結構層；所述修飾層設置在所述基材層的表面；所述親水結構層設置在所述修飾層的表面；所述基材層是聚合物材料、金屬材料、無機非金屬材料或它們的復合材料；所述修飾層是用疏水劑涂覆在將經過空氣等離子體預處理過的基材層上形成的疏水修飾層；所述親水結構層是具有親水性聚合物顆粒的功能層。本發明新型仿沙漠甲蟲結構復合材料可望用于材料水汽阻隔能力提升、沙漠集水、海水淡化等多種領域，且該新型結構的制備工藝簡單，設備要求低，成本低，親水部分與疏水表面具有粘附力強、結構穩定等優勢，具有很高的市場價值和經濟價值。

技術領域

本發明涉及水汽阻隔功能復合材料制備技術領域，具體涉及了仿沙漠甲蟲結構復合材料及其制備方法，特別是一種具有仿沙漠甲蟲結構的水汽阻隔功能復合材料及其制備方法。

背景技術

沙漠甲蟲憑借由疏水區和親水區組成的表面崎嶇不平的外殼收集大量水滴，水汽遇到沙漠甲蟲結構表面，會凝結為霧滴，當液滴的體積大小增長到臨界尺度當自身重力大于粘附力時，液滴即會離開表面，從而實現液滴的收集或阻止水汽在表面的進一步滲透。由于仿沙漠甲蟲結構在疏水區表面存在親水組成部分，二者的極性差異較大，因而親水部分在疏水表面的粘附力較弱，結構穩定性較差。

因此，如何設計一種新型的仿沙漠甲蟲結構，且其具有制備工藝簡單、設備要求低、成本低等優勢，同時其親水部分與疏水表面的具有粘附力強、結構穩定等優勢，對擴展仿沙漠甲蟲材料在水汽阻隔、沙漠集水、海水淡化等多種領域的應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術中仿沙漠甲蟲結構的親水部分在疏水表面的粘附力較弱，結構穩定性較差的不足，提供一種具有仿沙漠甲蟲結構復合材料及其制備方法。

本發明新型仿沙漠甲蟲結構復合材料具有良好的水汽阻隔性能，可望用于材料水汽阻隔能力提升、沙漠集水、海水淡化等多種領域，且該新型結構的制備工藝簡單，設備要求低，成本低，親水部分與疏水表面具有粘附力強、結構穩定等優勢，具有很高的市場價值和經濟價值。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種仿沙漠甲蟲結構復合材料，包括基材層、修飾層和親水結構層；

所述修飾層設置在所述基材層的表面；

所述親水結構層設置在所述修飾層的表面；

所述基材層是聚合物材料、金屬材料、無機非金屬材料或它們的復合材料；

所述修飾層是用疏水劑涂覆在將經過空氣等離子體預處理過的基材層上形成的疏水修飾層；

所述親水結構層是具有親水性聚合物顆粒的功能層。

本發明仿沙漠甲蟲結構復合材料，具有水汽阻隔功能結構，通過在基材層和仿沙漠甲蟲結構之間設置修飾層，同時實現了仿生結構的結合牢固性，以及仿生結構的親水顆粒的均勻穩定結合效果。修飾層一方面是用疏水劑在經過空氣等離子體預處理的基材層進行疏水修飾，實現牢固附著力的過渡層作用；另一方面疏水劑形成的修飾層是疏水修飾層，配合親水結構層共同構成仿沙漠甲蟲的疏水部分功能作用，進而通過修飾層和親水結構層共同組建得到具有良好的仿沙漠甲蟲的結構。

本發明復合材料中，基材層經過空氣等離子體預處理，表面充分引入活性有機官能團，該有機基團可以有效提高基材層和結構層的粘附力，使得修飾層同時兼具疏水層和過渡層的作用，增強親水部分與疏水部分共同構成仿生結構的穩定性。因而，本發明仿沙漠甲蟲結構復合材料的水汽阻隔功能相較于一般的復合材料更加穩定，且疏水性能更加優秀。

進一步，所述親水性聚合物主要由聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、羥乙基纖維素、聚丙烯酰胺中的至少一種組成，且至少含有水性聚氨酯和環氧樹脂中的一種。