[发明专利]一种磁响应动态自分泌涂层及其制备方法与使用方法

说明书

本发明公开了一种磁响应动态自分泌涂层及其制备方法与使用方法，属于表面防护领域。所述涂层包括底漆、中间漆及面漆三层膜层，底漆用以增强涂层与基底附着力，中间漆掺杂磁性填料并含有润滑油，可在交变磁场条件下发生形变振动；中间漆膜层中添加有造孔剂，底部微孔尺寸较大而上部微孔尺寸较小，使得润滑油可大量贮存在微孔中同时有利于朝表面扩散；面漆外部为微纳粗糙结构，当润滑油渗透到表层时形成超滑表面。该涂层可快速响应磁场，形成微振动表面，挤压内部油囊变形分泌润滑油。超滑表面与动态表面的协同效应，大大增强防腐蚀防污防护功能，极大延长超滑表面服役寿命。本发明对防污技术的开发具有重大启示意义。

技术领域

本发明涉及一种磁响应动态自分泌涂层及其制备方法与使用方法，属于表面防护领域。

背景技术

海洋工程或海洋装备，如海洋钻井平台、码头、轮船、潜艇等，经常遭受海洋中的浮游植物、动物以及微生物的污损而造成损害。例如，轮船螺旋桨受到藤壶缠绕，潜艇表面生长贝类影响其潜行，海洋平台钢结构发生断裂，桥墩涂层脱落等等。微生物污损诱发原因为海水中的菌类、孢子、藻类，直至苔藓、贻贝等大型动植物附着，累积的微生物长期新陈代谢，形成的胞外物质或吞噬的碳源、氮源逐渐破坏材料，发展为材料腐蚀问题，从而增大设施维护成本，甚至影响工程安全。因此，开发海洋防污技术成为影响海洋发展的重要技术。

目前，防污涂料是最简便、快捷的海洋防污方法。根据防污原理的不同，防污技术可以分为物理防污和化学防污。物理防污主要包括机械清除、超声清除、紫外线照射、水喷射法等，通过外加的物理能量来破坏材料表面与附着生物之间的粘附力。这种方法无毒环保、保持时间较长，但是过大的冲击力或剥离力容易破坏材料表面，而且对于大型装置或异形表面，该方法难以实现彻底清除。化学防污是通过添加或者生成有效的化学物质，如氧化亚铜、有机锡、辣椒素、蛋白酶等，通常通过涂料本身的自抛光作用，或者填料的渗透，扩散到表面周围，抑制微生物的附着或者毒杀微生物。化学防污能有效防止微生物附着，然而从涂料中扩散出的物质毒杀微生物的同时，也会破坏海洋生态，同时，添加剂消耗殆尽时，涂层失去防护功能，需要再次涂装。

近年来，仿生防污涂料是新发展的一种无毒环保的防治生物污损的有效方法。自然界中的生物如鲨鱼、海豚、鲸鱼等长期生活在海里，却并没有受到微生物附着的困扰。研究人员发现，鲨鱼皮的表面存在微纳米级的沟槽，同时可以分泌出粘液，形成非常光滑的膜层。润滑液通过表面微纳结构的毛细作用，贮存在粗糙的表面，形成液态防护膜层，隔绝液滴与基底的直接接触。微生物芽孢的触角、纤毛对润滑液表面也难以固定附着。受此启发，科学家在微纳粗糙结构中灌注润滑油制备得到防污的超滑涂层。光滑的油膜，隔绝了环境介质与基底的直接接触，赋予了涂层自清洁、疏液、防附着等优异性能，故这种超滑涂层迅速得到研究人员的关注。然而，由于润滑液的流动性及不稳定性，涂层在实际服役时，润滑油会因长期浸泡、水流冲刷、液滴流淌作用而逐渐流失，或因高温、光辐射等发生劣化降解。超滑表面的润滑油逐渐干涸，导致其失去“超滑”特性，防护功能逐渐丧失。

自然界中的鲨鱼表皮并不会存在干涸的问题，鲨鱼在水中快速游动，水流冲刷皮肤，表层防护膜也不会丧失，这是因为鲨鱼通过机体不断分泌粘液润湿表皮。因此模仿鲨鱼皮的动态自分泌防护机制，制备具有磁驱动自分泌功能的涂层，通过涂层物理变形促进内部润滑油向外分泌，使得恶化表面不断被修复，流失润滑油得以补充，可以大大延长涂层寿命，增强防护效果。

发明内容

针对现有技术中传统涂层在实际服役时，由于环境载荷作用而发生劣化降解，致使防护功能逐渐丧失的问题，本发明提供了一种磁响应动态自分泌涂层及其制备方法与使用方法，该涂层可根据实际服役需要，在涂层表面润滑油丧失或防护性能欠佳时，及时施加磁场，形成动态物理响应及润滑油膜，双重防护实现长效、可控、智能的增强表面。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：