[发明专利]一种底面一体化耐磨氟硅基超双疏涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种底面一体化耐磨氟硅基超双疏涂层及其制备方法与应用，包括以下步骤：1)两种或多种纳米粒子的协同改性处理，得到改性共混粒子；2)共混改性纳米粒子加入分散溶剂中，超声分散1‑2h，后机械搅拌；3)将氟硅树脂加入一定量的乙酸叔丁酯，进行剪切分散，获得基底材料乳浊液；4)将步骤2的共混改性纳米粒子悬浊液和步骤3的基底材料乳浊液混合，加入偶联剂，加热搅拌分散，然后采用高速剪切分散机进行分散，即可获超双疏涂料；5)将超双疏涂料搅拌均匀，喷涂于物体表面，室温干燥10‑30分钟即可成功制备耐磨一体化超双疏涂层。本发明通过氟硅基底与共混改性粒子利用化学接枝共聚反应连接而成的磨超双疏性有机‑无机杂化涂层。

技术领域

本发明属于超双疏涂层制备领域，具体涉及一种底面一体化耐磨氟硅基超双疏涂层及其制备方法与应用。

背景技术

超疏水涂层是指在固体表面涂覆一层或多层超疏水材料，以具有高的水接触角(150°)和低的滚动角(10°)，实现其防腐蚀、防水和防覆冰等功能。超疏水涂层由于具有优良的疏水性，涂覆在金属构件外面，减少了水气环绕，能够实现防腐功能；在冻雨降雪天气情况下，超疏水表面保持不结冰状态或降低冰层的附着力，防止或延缓输电线路覆冰，在导线表面制备具有耐久性防覆冰性能的超疏水涂层，是实现主动防覆冰经济可行的技术。随着人们对新型材料的开发要求的逐渐提高，仅具有单一超疏水性的材料已不能满足人们的需求，因此多功能性超双疏材料应运而生。超双疏表面的设计主要基于以下两种原理:一是依靠氟原子迁移至表面，使表面具有极低的表面能，油污不易在其表面粘结；二是依靠光催化降解作用，使有机油污分解。制备超双疏表面的关键是低表面能物质与表面粗糙结构。超双疏涂层能同时实现超疏水与超疏油的功能，能够显著降低固体的表面自由能，具有防污染、自清洁、疏水、疏油、低阻力、低摩擦等特性，将超双疏涂层涂覆于输变电设备绝缘子，能够有效减少污秽附着并保持干燥不被润湿状态，增强绝缘性能，防止污闪事故。由于大多数污染物都是油溶性的，因此，具有超双疏性质的自清洁表面，比仅具超疏水效果的表面有更大的市场应用前景。

然而将超疏水或超双疏涂层拓展到实际应用中，仍存在较大障碍：(1)目前制备的超双疏表面粗糙结构不稳定，耐指纹或耐磨性差，当受到磨损时会使得疏水现象消失，这是由于表面磨损会使得微观结构遭到破坏，表面粗糙度会降低；再者，表面磨损可能会导致表面的低表面能物质的化学组成发生改变，导致超双疏表面的性能降低或丧失。然而表面粗糙结构不稳定的根本原因是微观粗糙结构和基底之间、微观粗糙结构相互之间的结合牢度低，粗糙结构易被破坏。鉴于此，目前还未有获得过广泛实际应用的超双疏涂层；(2)超双疏涂层通常需要昂贵的机械设备，制备工艺复杂，生产成本较高，极大地限制了超疏水涂层的应用；(3)超双疏涂层通常需要底面两层漆的组合使用，需要专用的配套固化剂联合使用，在实际应用中使得修复维护难以实现；(4)涂层需经热处理，交联固化温度较高，在实际应用中利用高温进行涂层固化无疑增加了施工难度。

综上所述，现有技术中超双疏涂层在实际应用时存在的一系列问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术中超双疏涂层存在的耐磨性差、制备工艺复杂、成本高以及维护工艺繁琐等问题，提供一种用于氟硅基超双疏涂层的协同改性共混粒子的制备方法，不同种纳米粒子以共混纳米改性粒子的方式加入树脂中，能够均衡各种纳米粒子的不利因素，并能发挥纳米粒子各自的优势，同时能大幅度提高纳米粒子的加入量，改善涂层微观粗糙结构，提高涂层的疏水性、疏油性、化学稳定性、耐候性、耐腐蚀性以及抗氧化性等性能。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于氟硅基超双疏涂层的协同改性共混粒子的制备方法，包括如下步骤：

1)称取选自微米级二氧化硅、纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化铝的两种或多种粒子，混合均匀后，球磨处理，制得共混球磨粉末；

2)将共混球磨粉末加入有机溶剂中，剪切混匀，向其中加入表面活性剂，混合均匀；