[发明专利]一种多孔超滑防冰涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔超滑防冰涂层及制备方法，以聚碳酸酯、聚氯乙烯、改性膨润土为成膜原料，并注入硅油作为润滑液制得。首先将膨润土采用真空蒸镀的方式进行疏水改性，得到改性的疏水膨润土；然后将聚碳酸酯、聚氯乙烯与改性膨润土加热搅拌混合后，喷涂后干燥即可得到超疏水性质的多孔树脂薄膜；最后在多孔结构中注入硅油制备得。本发明制得的多孔超滑界面具有优异的疏水特性，可显著降低冰的粘附力，有较好的防冰效果。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种具有防冰效果的多孔超滑防冰涂层。

背景技术

受到仿生荷叶表面的启发，具有特殊浸润性的涂层近年来引起广泛的关注。这种对水极度排斥的表面可应用于防冰、自清洁、腐蚀防护、强化传热以及水下减阻等领域。通过构筑表面微米-纳米分级机构，并辅之以低表面能物质修饰，即可获得这种超疏水表面。通常采用溶胶凝胶法、化学气相沉积、刻蚀法、层层自组装等方式来制备超疏水界面。但这种界面普遍存在的缺点是由于表面具有一定的粗糙度，在湿度冷凝等环境下，表面仍然会结冰。而且冰层会和表面粗糙结构形成机械互锁，反而增加冰层的粘附力，失去抗冰效果。

受到仿生猪笼草的启发，一种滑液注入式多孔界面引起关注。这种界面具备极低黏附性，可实现优异的抗污染、抗粘附性，可用于表面防冰。制备这种界面，通常是首先制备出具有多孔、粗糙结构的超疏水表面，然后在这种界面上注入润滑液，从而实现润滑液在超疏水微结构内部的贮存，使得外界与这种界面接触由固-固接触转变为固-液接触，降低表面粘附力。Li Cheng课题组通过在金属上沉积Zn-Ni(ZN)涂层并修饰，通过旋转涂覆的方式注入润滑液，获得了具有自修复功能的超滑界面(Xiang,T.；Zhang,M.；Sadig,H.R.；Li,Z.；Zhang,M.；Dong,C.；Yang,L.；Chan,W.；Li,C.,Slippery liquid-infused porous surfacefor corrosion protection with self-healing property,Chem.Eng.J.2018,345,147-155.)。该涂层具有优异的机械持久性以及较好的自我恢复能力，可以在受到外界破坏的时候实现自我修复。日本的Shiratori课题组在铝合金表面，通过热水浸泡、修饰并注入硅油的方式，获得了多孔润滑界面，该涂层具有优异的生物相容性，且在高温环境中表现出良好的稳定性(Ryo Togasawa,Fumiya Ohnuki,and Seimei Shiratori,A BiocompatibleSlippery Surface Based on a Boehmite Nanostructure with Omniphobicity for HotLiquids and Boiling Stability,ACS Appl.Nano Mater.2018,1,1758-1765)。以上涂层均因制备方式成本高、工艺复杂，因而不具备大规模制备前景。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种多孔超滑防冰涂层及其制备方法，涂层具备优异的抗冰性能，可显著降低冰的粘附力，且制备方法简单，成本低。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多孔超滑防冰涂层，其特征在于，所述涂层由超疏水多孔树脂涂层和注入多孔结构内部的硅油构成，所述超疏水多孔树脂涂层由聚碳酸酯、聚氯乙烯、改性膨润土复合制备而成。

所述多孔超滑防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将膨润土置于高温密闭反应釜中，采用氟硅烷进行改性处理，反应温度为80～100℃；

(2)将步骤(1)制备得到改性膨润土与聚碳酸酯、聚氯乙烯进行混合后，加入庚烷作为溶剂进行加热搅拌溶解，将溶液于常温下采用喷涂方式成膜后，于50～60℃下干燥，获得超疏水多孔树脂涂层；

(3)将步骤(2)制备得到的多孔树脂涂层表面注入硅油，得到多孔超滑防冰涂层。