[發明專利]一種微納結構超疏水涂層及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310342314.9
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116285666A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 車淳山;羅志穎;孔綱;賴德林;梁國威;萬先蘭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D5/08;C09D7/61;C09D7/62
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種微納結構超疏水涂層及其制備方法和應用。本發明的微納結構超疏水涂層的組成包括底涂層和面涂層，底涂層的組成包括聚二甲基硅氧烷、微米/亞微米級的二氧化硅粒子和固化劑，面涂層的組成包括聚二甲基硅氧烷、疏水納米二氧化硅粒子和固化劑。本發明的微納結構超疏水涂層具有耐磨性優異、耐腐蝕性好、附著力大、制備過程簡單、制備工藝安全環保等優點，用于金屬防腐效果優異，適合進行大面積推廣應用。

技術領域

本發明涉及金屬防腐技術領域，具體涉及一種微納結構超疏水涂層及其制備方法和應用。

背景技術

金屬是工業生產和日常生活中十分常見的材料，廣泛應用于建筑、車輛、航空航天、工業設備和娛樂設施等領域。金屬材料處于腐蝕性工作環境(例如：水、酸、堿、鹽等)中時容易發生化學腐蝕或電化學腐蝕，從而會出現性能的下降，甚至有可能會造成嚴重損失，因此，金屬防腐至關重要。

超疏水涂層通常是指水接觸角大于150°，滾動角小于10°的涂層，其在自清潔、防污、減阻、油水分離、防腐蝕、防結冰等多個領域展現出優異的性能，備受關注。研究表明，通過在金屬表面構筑超疏水涂層可以賦予金屬優異的防腐性能。在水環境中，超疏水涂層對水具有極強的排斥作用，能夠在涂層表面形成一層“空氣膜”，可以大幅縮小腐蝕介質與金屬表面的接觸面積，起到隔絕保護的作用，同時還能有效抑制金屬基體和介質的電子轉移而延緩電化學氧化過程的發生，最終可以有效提高金屬的耐蝕性能。然而，現有的超疏水涂層普遍存在附著力小、耐磨性差、耐腐蝕性差、制備過程復雜、制備工藝不夠環保等問題，難以完全滿足實際應用要求。

因此，開發一種耐磨性好、耐腐蝕性好、附著力大、制備過程簡單、制備工藝安全環保的超疏水涂層具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微納結構超疏水涂層及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種微納結構超疏水涂層，其組成包括底涂層和面涂層；所述底涂層的組成包括聚二甲基硅氧烷、微米/亞微米級的二氧化硅粒子和固化劑；所述面涂層的組成包括聚二甲基硅氧烷、疏水納米二氧化硅粒子和固化劑。

優選的，所述微米級的二氧化硅粒子的粒徑為1μm～2μm。

優選的，所述亞微米級的二氧化硅粒子的粒徑為0.5μm～1μm。

優選的，所述底涂層中的聚二甲基硅氧烷和固化劑的質量比為5～10:1。

優選的，所述疏水納米二氧化硅粒子的粒徑為10nm～50nm。

優選的，所述疏水納米二氧化硅粒子為六甲基二硅胺烷改性的納米二氧化硅粒子。

優選的，所述六甲基二硅胺烷改性的納米二氧化硅粒子通過以下方法制成：將納米二氧化硅粒子和六甲基二硅胺烷(HMDS)分散在正己烷中，再65℃～75℃冷凝回流8h～12h，過濾，取濾得的固體用正己烷洗滌，再進行干燥，即得六甲基二硅胺烷改性的納米二氧化硅粒子。

優選的，所述納米二氧化硅粒子、六甲基二硅胺烷、正己烷的質量比為1:4～8:40～50。

優選的，所述面涂層中的聚二甲基硅氧烷和固化劑的質量比為5～10:1。

一種如上所述的微納結構超疏水涂層的制備方法包括以下步驟：

1)將聚二甲基硅氧烷、微米/亞微米級的二氧化硅粒子和固化劑分散在溶劑中制成底涂液，并將聚二甲基硅氧烷、疏水納米二氧化硅粒子和固化劑分散在溶劑中制成面涂液；

2)將底涂液涂覆在基材表面進行預固化，形成底涂層；

3)將面涂液涂覆在底涂層上進行固化，形成面涂層，即得微納結構超疏水涂層。