[发明专利]一种超浸润硅油型液体灌注表面的制备方法

说明书

本发明公开了一种超浸润硅油型液体灌注表面的制备方法，是将坡缕石粉末与十八烷基三甲氧基硅烷分散在乙醇中形成混合液，再加入磷酸铝粘结剂水溶液，然后于20~30℃搅拌10~20 min，得到均匀的悬浮液；利用喷涂法将上述悬浮液喷涂在镁片表面，于110~120℃下加热1.5~2.0 h，使涂层完全交联和固化得到APT‑OTMS‑AP涂层；将硅油滴加到超疏水性的APT‑OTMS‑AP涂层表面，静置得到超浸润硅油型液体灌注表面。该液体灌注表面制备过程简单、原料廉价且环保，并具有极强的疏水性、优异的耐磨性和抗冲击性，即使在通过砂纸打磨以及砂石冲击后仍然保持较高水平的疏水性。此外，该液体灌注表面还具有良好的防腐蚀性能。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，涉及一种超浸润硅油型液体灌注表面的制备方法。

背景技术

随着自然的演化，生物体形成了具有复杂的功能性特殊结构、图案或纹理。受猪笼草的启发，2011年Aizenberg首次提出了一种合成的液体注入的多孔表面，并证实它不同于莲花效应。由于润滑油的注入，超疏水表面的气体阻挡层被液体阻挡层所取代。气体阻挡层不能像液体注入的多孔表面中的润滑层那样有效地承受恶劣的外部环境。因此，与具有亚稳态的超疏水表面相比，液体注入技术获得的光滑液体注入多孔表面更稳定。此外，与超疏水表面相比，液体注入的光滑多孔表面表现出更优越的液体排斥、防结冰、防污、防腐蚀、压力稳定性和自愈合性能。

近年来，人们开发了各种性能的液体注入型多孔材料。例如，李等人成功制备了一种金属多孔结构，通过进一步的修饰和灌注，获得了光滑的液体注入多孔表面，表现出良好的耐腐蚀和自愈合性能。陈等人利用聚酰胺6与硅油结合，采用飞秒激光直写法制备了光滑的液体注入多孔表面，具有稳定的液体排斥性和自愈性。

但是，这些光滑的注液多孔表面总是从具有粗糙多孔结构的表面建立的，这意味着它们不可避免地面临着超疏水表面的脆弱性。因此，仍然有必要寻找有效且稳定的粘合剂以增强机械强度。另外，这些表面的制造过程麻烦并且受到基板的限制，并且不可避免地涉及利用含氟材料，该材料昂贵并且对人体健康和环境有害。而坡缕石（APT）与过去报道的人工制造的多孔结构不同，它是一种天然的多孔无机矿物。因此，使用APT直接建立多孔表面并进行液体注入是一条非常方便和有效的途径。此外，由于APT表面的反应性羟基，很容易用粘合剂形成稳定和坚固的结构，并且APT的低成本和高可用性也提高了实际工程应用的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种超浸润硅油型液体灌注表面的制备方法。

一、硅油型液体灌注表面的制备及表征

本发明硅油型液体灌注表面的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）将坡缕石粉末与十八烷基三甲氧基硅烷（OTMS）分散在乙醇中形成混合液，再加入磷酸铝（AP）粘结剂水溶液，然后于20~30℃搅拌10~20 min，得到均匀的悬浮液；

（2）利用喷涂法将上述悬浮液喷涂在镁片表面，于110~120℃下加热1.5~2.0 h，使涂层完全交联和固化得到APT-OTMS-AP涂层；

（3）将硅油滴加到超疏水性的APT-OTMS-AP涂层表面，静置得到超浸润硅油型液体灌注表面。

所述坡缕石粉末与十八烷基三甲氧基硅烷的质量比为2:1~3:1。

所述磷酸铝粘结剂与坡缕石粉末的质量比为3.7:1~4.3:1。

所述静置时间为0.5~1.0 h。

图1为原始镁片（a）和本发明制备的APT-OTMS-AP涂层表面不同放大倍数（b、c）下的SEM图。由图b可以看出，镁片已经被APT-OTMS-AP完全覆盖，形成了具有微纳米级的分层粗糙结构。由图c可以观察到APT-OTMS-AP涂层表面具有许多特殊的花状微观结构，而这些花状微观结构是由AP粘结剂和大量的纳米级坡缕石棒构成。