[发明专利]一种超疏水减阻涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水减阻涂层的制备方法，通过将环氧基体与疏水颗粒交替喷涂的方法在基底表面制备了一种超疏水减阻涂层，具有优异的超疏水性能，静态水接触角达到150°以上，滚动角小于10°。将该涂层制备在流变仪转子上进行减阻性能测试，减阻率可以达到25％以上。本发明的超疏水涂层具有良好的超疏水性能，可用于海上航行器减阻提速；制备方法简单，制作周期短，可以涂覆在任何基底上保持超疏水性能，并且具有较好的粘结性；超疏水涂层具有较好的耐磨性能，经过砂纸多次打磨后仍能保持超疏水性能。

技术领域

本发明属于有机复合涂层材料技术领域，涉及一种超疏水减阻涂层的制备方法。

背景技术

随着全球一体化的不断推进，各国之间的经济、文化、军事等领域的交流合作日益紧密，海上运输逐渐成为大国交通运输的主要方式，各国都开始加强对水上资源的开发与利用，能源消耗严重且储量日益减少，与此同时新能源的开发较为困难，因此如何有效的利用现有能源，减少能源的消耗就变得十分重要。

货船、航母、研究船等大型水上航行器、以及潜艇、鱼雷等水下航行器在海洋中航行时，航速和耗能率是评价其性能优劣的重要参数，运行速度大小和能量消耗高低除了受到船舶发动机性能好坏的影响外，主要取决于所受阻力大小。减小船舶的摩擦阻力，对于提高舰船的航行速度、加强舰船的作战能力以及减少能耗，都有着十分重要的意义。

减小船体与水流之间摩擦阻力首先是能够节省燃料和能源，其次是能够加大航行速度，在军事领域具有至关重要的意义。此外，航行过程中所产生的能量消耗会伴随相应的噪声与振动，减阻材料的应用也能为减振降噪带来积极的作用。目前就水下航行器而言，近年来受到仿生学影响，在各类交通载体的外观设计和材料运用方面，人们开始倾向于仿生设计思维。所以在水下航行器减阻方面各国科学家将研究的方向主要集中于超疏水减阻法。

超疏水表面减阻技术来源于对荷叶表面自清洁功能的研究。生物学家和材料学家通过观察和研究荷叶、芋头叶等植物叶片表面微结构发现，其表面的微米级凸起结构和纳米级蜡状绒毛产生协同作用形成凹凸不平的乳突或是微柱等具有极大的表面粗粒度结构，而乳突表面结构也并非光滑，被长链的疏水烷烃结构所覆盖形成蜡状表面。由扫描电镜观察结构可知，在荷叶这些具有多级结构的叶子表面，水滴滴落使会落至凸起微结构顶部，大部分与空气接触，叶片固体表面只有小部分与液滴接触，在这种情况下，较小的固液接触面导致粘附力不足，水滴难以在表面停留，从而发生滚动，由于水分子属于强极性分子，在滚动过程中会带走荷叶表面污染物颗粒达到自清洁效果。人们通过模仿荷叶表面制备出各种疏水/超疏水材料，并将其应用于表面减阻领域，形成了一种新兴的减阻力法仿生疏水/超疏水表而减阻。1999年，Watanabe等利用改性的丙烯酸制备了一种氟烷烃(Fluid Mech,1999,38(1),225)，将其作为疏水材料应用于管壁并研究其减阻效果，实验发现，层流时管壁的表面减阻率为14％。本课题组也开展了制备超疏水涂层的工作。张秋禹等人利用巯基-烯点击化学方法设计一种氟硅树脂用以制备超疏水/双疏涂层(CN 2017107386707)，在织物上应用得到了较好的自清洁效果，但还未在平面基底上进行超疏水减阻方面的研究。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种超疏水减阻涂层的制备方法，是基于复合涂层技术的超疏水减阻涂层的制备方法，主要应用复合涂层技术在基底上实现超疏水减阻性能。

技术方案

一种超疏水减阻涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、环氧预聚物的制备：氮气保护下，在反应器中依次加入多官能度硫醇化合物与烯基环氧混合物、溶剂A和碱催化剂，在常温下进行巯基-烯加成反应，6～10h后得到环氧预聚物；所述多官能度硫醇化合物与烯基环氧混合物、溶剂A和碱催化剂的质量比为1:1～5:0.01～0.05；所述多官能度硫醇化合物与烯基环氧混合物中，多官能度硫醇化合物与烯基环氧按照巯基与环氧基团摩尔比1:1进行混合；