[发明专利]一种组装型超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种组装型超疏水涂层，所述涂层包括至少三层涂层结构，多层涂层结构依次层叠；其中第一层为靠近基底的涂层，以后的每一层涂层依次层叠在上一涂层上；其中，第一层为低分子量聚合物，所述低分子量聚合物中掺入0‑4倍疏水无机纳米粒子；第二层及以后的每一层均为高分子量聚合物，所述高分子量聚合物中掺入0‑4倍疏水无机纳米粒子。本发明的超疏水涂层采用多层复合仿生叠层，其中底部接近基底层的是低分子量聚合物，与基底层结合力好，然后在其他依次组装多层高分子量聚合物膜层，使得超疏水涂层之间具有良好的结合力，并且各层结构相互之间互为缓冲，具有良好的韧性，在机械摩擦破坏作用下不会损坏。

技术领域

本发明属于新型疏水材料，特别涉及一种组装型超疏水涂层及其制备方法，属于复合材料加工技术领域。

背景技术

疏水材料因其具有低表面能、使得水溶液难以在其表面附着，能够实现材料表面自清洁、不沾污等优良特性，对于保持装置设备的表面清洁具有显著帮助。

现有疏水材料制备方法包括仿生合成、生物材料转印、人工合成设计等，但是上述制备得到的疏水材料通常存在诸多限制，最为主要的缺陷不足就在于这些疏水材料强度不佳，非常容易损坏，从而失去原有的疏水、超疏水性能。例如，基于荷叶转印的超疏水涂层材料，因为转印得到的疏水层非常薄，导致疏水涂层容易损坏，使用效果不佳。此外，由于超疏水涂层通常需要特殊的多尺度微纳米结构，而其中的纳米尺度结构非常容易受到机械作用而被破坏，因此导致超疏水涂层的耐机械破坏能力不足，从而极大地限制了疏水、超疏水涂层的实际应用。

如何保持材料表面的低表面能，实现涂层表面疏水特性，以制作出具有自清洁特性的涂层，具有重要意义。而克服现有技术中疏水涂层机械强度不佳，容易损坏的缺陷，提供一种具有良好的机械耐磨特性的疏水涂层可以极大地推广疏水材料的实际应用价值。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中疏水涂层耐磨性较差的问题，提供一种组装型超疏水涂层及其制备方法。本发明的组装型超疏水涂层具有良好的机械耐磨性，能够在应用过程中更好地保持结构稳定而不被破坏，提升材料的整体使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种组装型超疏水涂层，所述涂层包括至少三层涂层结构，多层涂层结构依次层叠。其中第一层为靠近基底的涂层，以后的每一层涂层依次层叠在上一涂层上。

其中，第一层为低分子量聚合物，所述低分子量聚合物中掺入0-4倍疏水无机纳米粒子。

第二层及以后的每一层均为高分子量聚合物，所述高分子量聚合物中掺入0-4倍疏水无机纳米粒子。

每一层的聚合物材料为疏水性聚合物材料。

本发明的超疏水涂层采用多层复合仿生叠层，其中底部接近基底层的是低分子量聚合物，与基底层结合力好，然后在其他依次组装多层高分子量聚合物膜层，使得超疏水涂层之间具有良好的结合力，并且各层结构相互之间互为缓冲，具有良好的韧性，在机械摩擦破坏作用下不会损坏。然后，材料多层结构可以通过添加疏水修饰的无机纳米粒子实现疏水性能增强，特别是可以通过多层结构重叠，液滴和涂层表面作用的过程中，依次与表面的各层相互作用，具有仿生疏水结构特点，涂层结构整体疏水性非常优秀。

其中，聚合物中掺入0-4倍疏水修饰的无机纳米粒子。当掺入量为0倍的时候，表示不掺入疏水修饰的无机纳米粒子，当掺入4倍疏水修饰的无机纳米粒子的时候，表示聚合物和疏水修饰的无机纳米粒子的比例为1:4(即20:80)。低分子量聚合物和高分子量聚合物中掺入无机纳米粒子的比例各自独立，可以相同，也可以不同。

进一步，第一层是低浓度低分子量聚合物溶液涂覆制备得到的，低浓度低分子量聚合物具有更好地分子链运动能力，实现对基材的充分浸润、包覆、缠结，提高第一层的结合力。