[发明专利]聚二甲基硅氧烷-双尺度二氧化硅复合超疏水涂层及其形成方法

说明书

一种聚二甲基硅氧烷‑双尺度二氧化硅复合超疏水涂层及其形成方法，复合超疏水涂层包括聚二甲基硅氧烷层、以及均匀分散在聚二甲基硅氧烷层上的二氧化硅颗粒。通过将含有大粒径二氧化硅纳米粒子的聚二甲基硅氧烷涂层材料固化后对涂层进行灼烧的方法，获得了复合超疏水涂层，该复合超疏水涂层为二级表面粗糙结构。本发明增强了涂层本身的耐久性，并可通过打磨或再次灼烧的方法恢复表面的超疏水性能，进而能够长期保持涂层表面的优良性能。

技术领域

本发明涉及一种材料领域，特别涉及一种聚二甲基硅氧烷-双尺度二氧化硅复合超疏水涂层及其形成方法。

背景技术

在材料表面涂覆涂层是改变材料表面性能的一种重要手段，而润湿性是材料表面的一种重要特性，如水在玻璃表面的铺展，雨水对织物表面的浸润等。荷叶表面因其具有良好的疏水性能而引起了人们的兴趣。为此，基于荷叶效应的超疏水涂层材料早已受到人们的关注并且广泛应用于防污、防腐、自清洁、减阻等方面。超疏水的效果通常用材料表面的水接触角和滚动角来衡量。通常情况下，将水接触角大于150°，滚动角小于10°的表面定义为超疏水表面。目前对于超疏水表面的构建通常采用表面能较低的涂层材料，用物理化学方法制造出微米甚至纳米级别的粗糙结构，亦或是先构建表面的微纳米级粗糙结构再降低其表面能。随着科学技术的进步，已有许多构造超疏水功能表面的方法被应用。

申请号为201710875001.4公开了一种超疏水薄膜的制备方法，通过二氧化硅溶胶与氯化锌溶液对铜基体表面进行修饰的方法构造微纳米多级结构粗糙度，再利用十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化硅、氯化锌交联，降低薄膜的表面能，从而构建了超疏水功能表面。得到的表面性质稳定，但利用化学法构造微纳米多级粗糙结构时间较长，且不利于控制反应进行的程度。

申请号为201510661330.X公开了一种超疏水二氧化硅粒子及超疏水涂层的制备方法，通过将二氧化硅纳米粒子用硅烷改性剂改性的方法构造了表面粗糙度并降低了表面能，再与环氧树脂混合喷涂或者浸渍于材料表面，从而使得表面获得超疏水功能，该涂层超疏水性能良好，但在技术上仍需对二氧化硅纳米粒子表面进行疏水化修饰才能够获得低表面能。

申请号为201711419653.3公开了一种自清洁超疏水长效防腐涂层，由改性油漆底层和自清洁超疏水面层组成。其防腐蚀性能优异并具备良好的自清洁效应。但在涂层的应用上需要预先在基材表面涂覆一层底漆，从而提高超疏水面层与基底材料接合的牢固度。

虽然很多方法都可构建具有超疏水功能的表面，但在工程领域对于材料表面的耐久性需求较高，其应具备良好的耐磨性以维持其表面功能的稳定。而传统的超疏水表面的微纳米级粗糙结构通常需要通过一些有毒的氟化物或者硅烷偶联剂等试剂的进一步修饰以降低表面能，步骤繁琐且表面的微纳结构易被破坏，使得很多超疏水涂层普遍存在着诸如耐磨性差，制造成本高昂，制备工艺复杂等缺陷，限制了其在相关领域的应用。

发明内容

本发明针对目前超疏水涂层普遍存在的问题，提供一种制备工艺简单，耐久性良好，表面具有一定弹性的超疏水涂层材料及其形成方法，可用于不同基底材料，尤其是在粗糙表面结构的构造上，通过将含有大粒径二氧化硅纳米粒子的聚二甲基硅氧烷涂层材料固化后对涂层进行灼烧的方法，获得了二级表面粗糙结构。这种方法有效的增强了涂层本身的耐久性，并可通过打磨或再次灼烧的方法恢复表面的超疏水性能，进而能够长期保持涂层表面的优良性能。

本发明之聚二甲基硅氧烷-双尺度二氧化硅复合超疏水涂层，包括聚二甲基硅氧烷层、以及均匀分散在聚二甲基硅氧烷层上的二氧化硅颗粒。