[发明专利]一种有机-无机杂化粒子接枝润滑油制备防污表面的方法

说明书

本发明公开了一种有机‑无机杂化粒子接枝润滑油制备防污表面的方法，属于纳米防污涂层技术领域。本发明先采用溶胶凝胶一锅法制备乙烯基改性二氧化硅，选择合适的反应单体和引发剂对乙烯基改性二氧化硅表面进行包覆从而在表面引入反应基团并制备有机‑无机杂化核壳结构粒子；之后利用浸涂‑焙烘的方法将有机‑无机杂化核壳结构粒子组装到基材上使其在基底表面稳定固着；随后通过共价接枝反应将带有活性端基的聚二甲基硅氧烷接枝到杂化粒子的活性位点，从而制备出具有自修复功能的稳定超滑防污表面。而且本发明制备的超滑防污表面可以满足一般基材的防污要求，并且稳定性好、应用工艺简便。

技术领域

本发明涉及一种有机-无机杂化粒子接枝润滑油制备防污表面的方法，属于纳米防污涂层技术领域。

背景技术

超滑表面(Slippery liquid infused porous surfaces,SLIPS)是一种具有独特润湿性能的新型防护表面，在医疗器械、光学设备和海洋舰船等疏液防污领域表现出广阔的应用前景。但是在实际使用过程中，SLIPS表面仍然存在诸多未能克服的问题：1)在外力破坏、海水侵蚀等作用下，超滑表面的基体骨架结构容易破损出现微裂纹等缺陷，进而降低基材使用寿命；2)表面油膜在射线辐照、流体冲刷等作用下存在分子挥发扩散、溶解、挟带等现象，从而导致油膜损耗失效。

为了提高超滑表面油膜稳定性，有学者提出了通过将润滑剂分子共价接枝到基材上来制备光滑的共价附着的液体(SOCAL)表面的策略。例如：Hozumi等通过简单的热处理将三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷(PMHS)接枝在光滑的金属表面，但是接枝在表面上的润滑膜通常较薄，非常容易受到破坏的；受SOCAL涂层的启发，Liu等开发了纳米尺寸的接枝润滑池涂料(NP-GLIDE)，润滑油在聚合物中的共价结合使NP-GLIDE涂料具有优异的润滑油膜耐久性和机械稳定性，但是，由于PDMS链不是完全游离的，NP-GLIDE涂层表面上的润滑油流动性较差。还有一些学者是将润滑剂吸收并封装到有机聚合物纳米颗粒组装的涂层或聚合物基质中，例如：崔等通过将润滑剂封装在聚合物块中，配制了具有耐磨性和自清洁性能的聚合物涂料，该聚合物涂层显示出极好的润滑油亲和力，但是，吸收油后聚合物固有的溶胀性导致结构强度下降。

尽管已经有大量的超滑防污表面被设计并应用，但是为了实现超滑防污表面长期稳定的使用性能，仍然迫切需要开发一种对润滑剂有高度化学亲和力，可以承受长期的油浸并且易于使用的多功能涂料体系。

发明内容

[技术问题]

目前制备得到的超滑防污表面薄，容易遭到破坏；耐久性、机械稳定性差；结构强度低；需要粘合剂将此涂层粘合在基底材料表面。

[技术方案]

为了解决上述至少一个问题，本发明先采用溶胶凝胶一锅法制备乙烯基改性二氧化硅，选择合适的反应单体和引发剂对乙烯基改性二氧化硅表面进行包覆从而在表面引入反应基团并制备有机-无机杂化核壳结构粒子；之后利用浸涂-焙烘的方法将有机-无机杂化核壳结构粒子组装到基材上使其在基底表面稳定固着；随后通过共价接枝反应将带有活性端基的聚二甲基硅氧烷接枝到杂化粒子的活性位点，从而制备出具有自修复功能的稳定超滑防污表面。而且本发明制备的超滑防污表面可以满足一般基材的防污要求，并且稳定性好、应用工艺简便。

本发明的第一个目的是提供一种制备有机-无机杂化核壳结构粒子的方法，包括如下步骤：

将乙烯基改性二氧化硅、引发剂、助乳化剂分散在溶剂中，之后先加入苯乙烯和二乙烯苯进行反应；再加入反应单体，继续反应，得到有机-无机杂化核壳结构粒子；其中所述的反应单体包括环氧单体、羟基单体中的一种或两种，所述的环氧单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚中的一种或两种；所述的羟基单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或两种。

进一步的，所述的乙烯基改性二氧化硅的粒径为100-400nm。