[发明专利]一种超疏水涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超疏水涂层及其制备方法与应用，涉及材料表面技术领域。超疏水涂层的制备方法如下：将基底置于蜡烛火焰的上方，进行蜡烛烟灰沉积，形成预烟灰层；将偶联剂溶液与低表面能溶液混合后，滴入预烟灰层的表面，进行半固化处理，得到半固化的复合中间层；将高分子材料溶液涂布在半固化的复合中间层的表面；将上述制得的样品置于蜡烛火焰的上方，进行蜡烛烟灰沉积，形成高分子烟灰层；将样品置于50～300℃的条件下干燥0.5～3h后，在基底的表面形成超疏水涂层。本发明的制备方法，能够制得稳定性高、抗摩擦和防污防生物附着性能好的超疏水涂层，解决了现有超疏水表面稳定性差和难以实现水下实际应用的问题。

技术领域

本发明涉及材料表面技术领域，尤其涉及一种超疏水涂层及其制备方法与应用。

背景技术

防污防生物附着是材料表面最重要的性能之一，在如船体、医疗器械、机械部件、输油管道、厨具等材料表面，若有灰尘、油污和生物污垢黏附，会对材料造成极大的影响。对于在水下运行的工业系统及长期浸泡在海中的油井钻机设施、船舶，桥墩等，由于常年浸入水中，水中的生物会附着在其表面，时间长了会形成生物膜，海中的微生物藻类等微生物会附着在水下设备的外表面，并会在水下设施外表层上增殖，严重影响其正常运行，增加水下设施的维护成本。

随着荷叶表面超疏水特性的检测和深入研究，超疏水表面在防污方面显示出对污渍、细菌、蛋白质和海洋生物的抵抗力，但细菌和海藻在超疏水表面上找不到有效的粘合点，并且在弱剪切力的作用下可以轻松去除污垢。因此，材料表面也可以在不与有害物质结合的情况下具有防污性能。然而，在自然界中的超疏水表面及人为制造的仿生超疏水表面的稳定性较差，容易磨损而散失超疏水性能，除了较为罕见的蕨类植物与蜘蛛能在较短时间内表现出水下超疏水性外，其余超疏水表面的稳定性均较差，仅能间歇性地暴露于水中，难以在水下长期使用，这些超疏水表面很难实现水下实际应用。因此，如何制备具有良好稳定性、适用性的水下超疏水表面具有重要的研究价值与意义。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种超疏水涂层的制备方法，能够制备得到稳定性高、抗摩擦和防污防生物附着性能好的超疏水涂层，解决了现有超疏水表面稳定性差，难以实现水下实际应用的问题。

本发明的另一目的在于提出一种超疏水涂层，由上述制备方法制备得到，不仅稳定性高，而且具有优异的抗摩擦和防污防生物附着性能，解决了现有超疏水表面稳定性差和难以实现水下实际应用的问题。

本发明的又一目的在于提出一种水下超疏水材料，具有不仅稳定性高，而且具有优异的耐摩擦、防腐蚀和防污染性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基底置于蜡烛火焰的上方，进行蜡烛烟灰沉积，形成预烟灰层；

(2)将偶联剂溶液与低表面能溶液混合后，滴入烟灰层的表面，进行半固化处理，得到半固化的复合中间层；

(3)将高分子材料溶液涂布在半固化的复合中间层的表面；

(4)将步骤(3)得到的样品置于蜡烛火焰的上方，进行蜡烛烟灰沉积，形成高分子烟灰层；

(5)将步骤(4)中得到的样品进行固化干燥，在基底的表面形成超疏水涂层。

进一步的，所述制备方法进行多次所述步骤(3)和所述步骤(4)的操作。

进一步的，在所述步骤(2)中，所述半固化处理的温度为30～150℃，所述半固化处理的时间为0.5～12h。

进一步的，所述步骤(3)中，所述高分子材料溶液由高分子材料和溶剂组成；

所述高分子材料为树脂类材料、环氧类材料和聚酯类材料中的任意一种或多种的组合；