[发明专利]水下超疏油自清洁UV固化金属涂料及其涂层和制备方法与应用

说明书

本发明属于UV固化材料技术领域，公开了一种水下超疏油自清洁UV固化金属涂料及其涂层和制备方法与在抽油烟机、不粘锅、船舶防污等领域中的应用。本发明涂料包括底涂和面涂，底涂由组分A和组分B组成。本发明还提供一种基于上述水下超疏油自清洁UV固化金属涂料的涂层及其制备方法。本发明涂料可在抽油烟机、不粘锅、船舶防污等领域中的应用。基于本发明涂料所得的金属涂层具有特殊的纳米与微米的复合结构，在复合结构的表面上具有亲水聚合物分子刷结构，从而使得该涂层具有空气中超亲水超亲油，而在水下超疏油的性质，在空气中对水和油的接触角为0°，在水下对油滴的接触角大于150°，可应用于船舶防污、抽油烟机、不粘锅等领域中。

技术领域

本发明属于UV固化材料技术领域，特别涉及一种水下超疏油自清洁UV固化金属涂料及其涂层和制备方法与在抽油烟机、不粘锅、船舶防污等领域中的应用。

背景技术

目前，特殊润湿性表面的研究主要包括超疏水、超亲水、超疏油、超亲油、超双亲、超双疏、水下超疏油等方面，取得了一系列的研究进展，在日常生活以及工业生产中获得了广泛的应用。如目前的自清洁材料主要为超亲水或超疏水表面材料，具有类似于荷叶表面的自清洁效应；超亲水超疏油膜或者超亲油超疏水膜在油水分离领域获得了极好的应用。在空气中超亲水超疏油、在水下的超疏油表面，由于被水润湿以后油滴不能在其表面铺展，可以获得极好的水下油污的自清洁效果，从而使得水下超疏油表面在抽油烟机涂层、不粘锅涂层、海洋设备防污涂层，以及油水分离等领域具有广泛的应用前景。

固体的表面张力越大，越容易被液体润湿，液体对固体表面的润湿性主要由表面化学组成和表面几何构型决定。因此，要获得超憎液表面必须同时具备两个条件：低表面能的材料和微纳二元粗糙结构，所以一般构造超憎液表面主要有两种方法：在低能表面构造粗糙结构和在粗糙表面接枝上低能物质。单纯从表面化学的角度来讲，要获得超亲液表面要求固体与液体的表面张力比较接近，而要获得超憎液表面，要求固体表面张力低于相应液体表面张力的四分之一。油的表面张力都较低，一般在20～40mN/m，固体的表面张力一般也比较低，故而固体大部分都是潜在亲油疏水的，固体表面张力最低的是含氟聚合物，目前报道的最低的是10.4mN/m，含氟物质可以达到疏水疏油的效果，而水的表面张力在所有液体中最高(72.8mN/m)，故而若制备超亲油表面，它极有可能同时也是憎水或超疏水的，所以制备超疏水超亲油膜材料相对容易些，只需在满足表面张力的要求后构造相应的粗糙结构即可。

现有的超疏油材料由于主要采用的是低表面能的材料制备而成，其既是超疏油的，也是超疏水的，是一个完全不能被大多数液体润湿的表面，因为在制备过程中使用了大量的低表面能含氟材料，一方面价格昂贵，导致此类超疏油涂料成本很高，另一方面对环境和生物体的毒害作用目前无法评估。

本发明从仿生学出发，制备了表面具有亲水聚合物分子刷结构的水下超疏油涂层，当带有微纳复合结构的超亲水表面接触油滴时，水会首先陷入微纳粗糙结构中，使其表面的亲水聚合物分子链吸水溶胀后在水中舒展形成分子刷结构，导致水/油复合界面的形成，这个新的复合界面显示出水下超疏油的性质，即陷入到微纳粗糙结构中的水和亲水聚合物分子刷是油滴的排斥相，起到支撑油滴，防止油滴渗入固体表面结构的作用，从而达到防污自清洁效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水下超疏油自清洁UV固化金属涂料。

本发明另一目的在于提供一种基于上述水下超疏油自清洁UV固化金属涂料的涂层。

本发明再一目的在于提供上述涂层的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述水下超疏油自清洁UV固化金属涂料在抽油烟机、不粘锅、船舶防污等领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种水下超疏油自清洁UV固化金属涂料，包括底涂和面涂，底涂由组分A和组分B组成，质量份：