[发明专利]一种高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层及其制备方法

说明书

本发明公开一种高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层及其制备方法，通过将双酚A型环氧树脂、聚酰胺‑胺与单缩水甘油醚封端聚二甲基硅氧烷分散于无水乙醇中，随后混入石墨烯搅拌，在搅拌中利用环氧基团的开环聚合作用将聚二甲基硅氧烷接枝到环氧树脂的固化网络上，通过喷涂加热得到高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层，本发明制备方法快速简单；选用石墨烯达到减摩抗磨、耐腐蚀的效果，选用单缩水甘油醚封端聚二甲基硅氧烷提供低表面能和抗粘附效果，双酚A型环氧树脂作为涂层的主体，聚酰胺‑胺作为固化剂，制备的产品表现出良好的液滴超滑移效果，且具有高耐磨、抗腐蚀、耐久性强、使用方便等特点。

技术领域

本发明属于表面涂层制备技术领域，涉及一种超滑移涂层的制备方法，尤其涉及一种高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层及其制备方法。

背景技术

防粘附材料在航空航天、工业生产、运输、制药工程等许多领域都有着广泛的应用。但在实际应用中，材料表面会面临摩擦腐蚀等风险失去防粘附效果。超疏水表面是比较传统的防粘附表面，源自莲花，蝴蝶翅膀和鸭毛，通常是通过与低表面能材料结合构造分层结构来制造的。但是，分层结构的会导致涂层表面缺乏机械强度和透明度。此外，粗糙结构锁住的空气会被热水中的蒸气代替或被高压破坏，从而导致表面从Cassie-Baxter变为Wenzel状态，失去防粘附效果。

为了避免超疏水表面的脆弱性，Aizenberg受猪笼草的启发，将全氟化的流体注入到纳米/微米结构基材上，形成了光滑的注液多孔表面(SLIPS)。所获得的表面具有5°的水滑动角，由于其光滑的形态因此可以抵抗冰的粘附和高压。参照他的理论，Gu和Guo都报告了通过将润滑剂(例如硅油和离子液体)注入多孔表面而表现出低的水滑动角和自清洁特性的光滑表面。江和他的同事们通过将硅油注入硅烷化的化学蚀刻的不锈钢中，获得了具有耐高温性的光滑表面。这些所谓的SLIPS不怕刮擦，因为主要的活性成分润滑剂会发生富集，但它们可能会遭受冲洗，蒸发和润滑剂消耗的困扰。

另一种方法是将单层聚二甲基硅氧烷(PDMS)或高度易移动的有机分子共价接枝到特定的基材上以提供防粘附性能。McCarthy等人将PDMS接枝到Si-H表面部分获得了厚度为0.3nm的光滑表面，该表面对测试液体表现出低接触角滞后和低滑动角。姚将乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷接枝到硅片上，也获得防粘附的光滑表面。同样，Hozumi报道了通过将聚甲基氢硅氧烷(PMHS)共价附着到Si晶片上而构成的光滑表面。这些表面的特征是存在硅氧烷重复基团(-O-Si-O-)，该硅氧烷重复基团可以为接枝分子增加高度的柔韧性，因此可以认为是液体样表面。低接触角滞后和滑动角归因于表面的光滑度和PDMS或PMHS刷子的高迁移率。此外，这些表面的厚度仅为几纳米，从而使它们易受伤害，并且通常没有报道其耐久性。刘等提出了一种将共价接枝到聚氨酯涂料而不是基材上以获得光滑表面的方法。这些涂层都是耐用且透明的，但以水的滑动性能为代价，滑动角往往在38-47°。尽管是有前途的策略，但复杂的合成过程可能会限制实际应用。

通过选择具有多氨基端基的聚酰胺-胺作为固化剂，利用环氧树脂和单缩水甘油醚封端聚二甲基硅氧烷中环氧基的开环聚合反应，混入石墨烯，得到高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层。对于500至800nm的波长，该涂层的透射率高于85％。所获得的涂层显示出低的1nN附着力，在室温下对水的低滑动角(2.8°)和在5°倾斜涂层下的高滑动速度(1.16mm/s)。对于高温水滴(80℃)，滑动角仍低于5°。该涂层还表现出对牛奶、泥水、果汁、3.5wt％的NaCl溶液和油墨的防污能力。在刮擦、拇指按压和在120℃下加热处理长达100小时后，涂层仍保持了出色的超滑移性能。因此，具有优异的机械化学稳定性、优异的热稳定性、优异的防污性能和出色的耐腐蚀性的无氟超滑移涂层具有广泛的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐磨抗腐蚀的石墨烯/环氧超滑移涂层及其制备方法，制备方法快速简单，制备的产品具有良好的液滴超滑移效果，且具有高耐磨、抗腐蚀、耐久性强、使用方便等特点。