[发明专利]一种具有微-纳结构和化学组成双重修复功能的稳定超双疏涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有微‑纳结构和化学组成双重修复功能的稳定超双疏涂层的制备方法。所述方法包括：（1）制备由环氧树脂A、固化剂A、表面活性剂、热塑性自修复体、填料和溶剂组成的结构记忆粘结层；（2）利用沉淀聚合法制备环氧树脂微球/氟化埃洛石纳米管@修复因子缓释微囊分散液，并将其喷涂到结构记忆粘结层表面，热固化交联，形成具有微‑纳结构和化学组成双重修复功能的稳定超双疏涂层。本发明制备的超双疏涂层不仅具有优异的超双疏性能、机械稳定性，同时具有微‑纳结构和表面化学组成双重修复功能。本发明还具有工艺简单、成本低、可规模化制备等优点，易于进行产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种稳定超双疏涂层的制备方法，尤其涉及一种具有微-纳结构和化学组成双重修复功能的稳定超双疏涂层的制备方法，属于超双疏涂层制备技术领域。

背景技术

超双疏涂层是指水和低表面能液滴在其表面保持高于150°的接触角，低于10°的滚动角的一种特殊润湿性涂层，具有优异的自清洁性、防污性、抗结冰性、抗菌性及防腐性等性能，可广泛应用于汽车、建筑、农业、军事等生产及生活的各个方面，是一种极具发展潜力的新材料。超双疏涂层常见制备手段主要是通过构建微-纳米级的粗造结构和降低材料的表面能得以实现。尽管超双疏表面在诸多领域有着广泛的应用前景，但真正实现其实际应用还有很多瓶颈因素需要解决，如机械稳定性差、制备工艺复杂、成本昂贵等问题。其中最关键的问题在于机械稳定性差，导致超双疏涂层难以实现工业化应用，主要原因在于：（1）涂层与基材的结合力比较差；（2）涂层的微-纳结构和化学组成不稳定，导致材料耐摩擦磨损、耐冲刷、抗老化等方面的性能较差。

目前，提高涂层机械稳定性的主要途径为以下几方面：

（1）多级分层粗糙结构法

表面微-纳米结构是调控涂层疏液性能的关键因素之一。原因在于微-纳结构形成的凹槽能够捕获大量空气，使液滴在涂层上更好地保持Cassie-Baxter状态。然而，微-纳结构极易受到机械力的破坏，使得涂层极易转变为Wenzel状态，造成涂层疏特性的丧失。因此，通过在涂层表面引入稳定的微米尺度的突起结构，再将纳米结构构筑于微米结构表面。这样不仅提高了涂层的粗糙度，而且在机械摩擦力下，粗糙表面的纳米结构受到微米结构的保护而不会被破坏，使液滴较好的保持在Cassie-Baxter状态。因此，构筑微米和纳米多级分层结构有利于提升超双疏涂层的机械稳定性。如专利CN110540765 A公开了一种基于二氧化钛/二氧化硅复合纳米颗粒的耐磨超双疏涂层制备方法，该超双疏涂层具备良好的稳定性能，对正辛烷的接触角大于150°，滚动角小于10°。

（2）“涂料+粘结剂”法

低表面能材料是调控涂层疏液性能的另一关键因素。然而，低表面能物质在通常情况下呈化学惰性，致使涂层与基材的结合力往往较差，易发生粉化和脱落现象，从而导致涂层性能的失效等问题。因此，通过在基材和涂层之间引入粘接层可以间接増强涂层与基材的结合力，从而可提高涂层的机械稳定性。论文（Science2015,347:1132-1135）先将透明胶涂覆在基材上，再将超疏水涂料涂在透明胶上，获得了具有优异耐磨性能的超疏水涂层，无论是刀刮还是砂纸磨，都无法将涂料从透明胶上除去，从而增强了涂层的使用性能。专利CN103450727 B公开了一种含氟碳链纳米超双疏涂料的制备方法，用不同纳米级别的 SiO₂形成草莓状颗粒作为第一遍面漆构筑荷叶结构衬底，再通过含氟碳链类材料作为第二遍面漆构筑超双疏表面，得到具有优异的自洁性、耐化学性、耐磨性的超双疏。

（3）自修复法