[發(fā)明專利]一種PDMS可修復(fù)超疏水涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110933023.8
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113663891A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷艷;劉署;徐志勇;彭長四
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: B05D7/02
• 分類號: B05D7/02;B05D5/08;B05D3/02;C09D183/04;C09D7/61
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強(qiáng);陶海鋒

本發(fā)明公開了一種PDMS可修復(fù)超疏水涂層及其制備方法，將粉末狀水溶性鹽壓入PDMS橡膠固化前體內(nèi)，然后依次經(jīng)過加熱固化、水浸泡、火烤，得到PDMS可修復(fù)超疏水涂層。本發(fā)明火烤得到PDMS可修復(fù)超疏水涂層，其具有的微納米二元粗糙度表面結(jié)構(gòu)具有比單一的納米級粗糙結(jié)構(gòu)更高的機(jī)械強(qiáng)度，可以有效抵制外力磨損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于疏水材料技術(shù)，具體涉及一種PDMS可修復(fù)超疏水涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

超疏水涂層的應(yīng)用領(lǐng)域決定了疏水層將長期暴露在較為惡劣的自然環(huán)境下，如嚴(yán)寒冬季的冰雪覆蓋、暴雨天氣的水流沖擊、干燥氣候的風(fēng)吹日曬以及各種形式的刮擦擠壓等等，如果不能有效提高超疏水涂層的機(jī)械強(qiáng)度和材料的穩(wěn)定性以提升其使用壽命，必將嚴(yán)重阻礙超疏水涂層在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用。同時(shí)，疏水涂料的制備涉及使用含氟化合物、有機(jī)溶劑等多種化學(xué)試劑，不僅成本高昂，且一旦損耗流失易威脅環(huán)境和生命安全。提升涂層的耐磨性，優(yōu)化制備工藝是當(dāng)下超疏水領(lǐng)域必須解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以184 硅橡膠（主成分聚二甲基硅氧烷PDMS）為基礎(chǔ)，以氯化鈉顆粒為模板并結(jié)合火焰處理的方法，制備出包含微納分級結(jié)構(gòu)的PDMS單組分超疏水涂層，涂層具有較好的透明度、穩(wěn)定性和一定的自修復(fù)功能；微納米二元粗糙度表面結(jié)構(gòu)具有比單一的納米級粗糙結(jié)構(gòu)更高的機(jī)械強(qiáng)度，可以有效抵制外力磨損，將有效提升超疏水表面結(jié)構(gòu)的耐磨損性能。

本發(fā)明公開了一種PDMS可修復(fù)超疏水涂層，其制備方法為，將粉末狀水溶性鹽壓入PDMS橡膠固化前體內(nèi)，然后依次經(jīng)過加熱固化、水浸泡、火烤，得到PDMS可修復(fù)超疏水涂層。

進(jìn)一步的，將PDMS橡膠固化前體涂在基底上，再將粉末狀水溶性鹽撒抹在PDMS橡膠固化前體表面，然后壓入PDMS橡膠固化前體內(nèi)；其中涂PDMS橡膠固化前體、撒抹粉末狀水溶性鹽以及壓入粉末狀水溶性鹽的具體操作為常規(guī)方法，比如將PDMS橡膠固化前體旋涂在基底上，再將粉末狀水溶性鹽撒抹在PDMS橡膠固化前體表面，然后用塑料板或者玻璃板將其壓入PDMS橡膠固化前體內(nèi)。優(yōu)選的，將粉末狀水溶性鹽覆蓋PDMS橡膠固化前體的表面。

本發(fā)明中，PDMS橡膠固化前體為現(xiàn)有產(chǎn)品，為PDMS橡膠固化前的混合物，粘稠液體，比如制備184 硅橡膠的基本組分與固化劑。本發(fā)明利用現(xiàn)有橡膠，創(chuàng)造性的將粉末狀水溶性鹽壓入PDMS橡膠固化前體內(nèi)，然后依次經(jīng)過加熱固化、水浸泡得到帶孔PDMS橡膠，火烤得到PDMS可修復(fù)超疏水涂層，其具有的微納米二元粗糙度表面結(jié)構(gòu)具有比單一的納米級粗糙結(jié)構(gòu)更高的機(jī)械強(qiáng)度，可以有效抵制外力磨損。

本發(fā)明中，粉末狀水溶性鹽為氯化鈉粉、氯化鉀粉、氯化鎂粉、氯化鈣粉等。優(yōu)選的，粉末狀水溶性鹽的粒徑為10～50μm，優(yōu)選15～30μm。水浸泡可去除鹽并對橡膠的微結(jié)構(gòu)有影響，優(yōu)選為熱水浸泡，最好為沸水。

本發(fā)明中，基底沒有限定，比如玻璃。旋涂時(shí)，轉(zhuǎn)速為2000～10000rpm，時(shí)間為10～50s；優(yōu)選的，轉(zhuǎn)速為7000～9000rpm，時(shí)間為10～20s。

本發(fā)明中，加熱固化的溫度為130～160℃，時(shí)間為8～12min。當(dāng)溫度過低時(shí)，固化的PDMS在水中浸泡后表面會自發(fā)恢復(fù)平整，無法獲得應(yīng)有的粗糙度；當(dāng)溫度過高時(shí)，氯化鈉顆粒會被燒結(jié)在涂層內(nèi)而無法溶解除去，影響涂層的疏水性和透過率。

本發(fā)明中，火烤為酒精燈火烤，優(yōu)選的，火焰頂點(diǎn)與帶孔PDMS橡膠的距離為2～5mm，火烤時(shí)間為3～30s，優(yōu)選10～20s。氯化鈉模板的微結(jié)構(gòu)并不能實(shí)現(xiàn)超疏水狀態(tài)，還需以酒精燈烘烤，烘烤的時(shí)間會影響涂層表面納米結(jié)構(gòu)的密集度而影響疏水性；本發(fā)明火烤參數(shù)下，涂層表面的納米突觸逐漸增多，最終布滿涂層表面，涂層因此達(dá)到最佳的超疏水狀態(tài)。另外，本發(fā)明采用酒精燈火烤，避免燭灰、炭黑等物質(zhì)產(chǎn)生。

本發(fā)明公開了上述PDMS可修復(fù)超疏水涂層在制備疏水材料中的應(yīng)用，尤其在制備耐磨、自修復(fù)疏水材料中的應(yīng)用。