[发明专利]一种PDMS可修复超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PDMS可修复超疏水涂层及其制备方法，将粉末状水溶性盐压入PDMS橡胶固化前体内，然后依次经过加热固化、水浸泡、火烤，得到PDMS可修复超疏水涂层。本发明火烤得到PDMS可修复超疏水涂层，其具有的微纳米二元粗糙度表面结构具有比单一的纳米级粗糙结构更高的机械强度，可以有效抵制外力磨损。

技术领域

本发明属于疏水材料技术，具体涉及一种PDMS可修复超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

超疏水涂层的应用领域决定了疏水层将长期暴露在较为恶劣的自然环境下，如严寒冬季的冰雪覆盖、暴雨天气的水流冲击、干燥气候的风吹日晒以及各种形式的刮擦挤压等等，如果不能有效提高超疏水涂层的机械强度和材料的稳定性以提升其使用寿命，必将严重阻碍超疏水涂层在实际应用中发挥作用。同时，疏水涂料的制备涉及使用含氟化合物、有机溶剂等多种化学试剂，不仅成本高昂，且一旦损耗流失易威胁环境和生命安全。提升涂层的耐磨性，优化制备工艺是当下超疏水领域必须解决的关键问题。

发明内容

本发明以184 硅橡胶（主成分聚二甲基硅氧烷PDMS）为基础，以氯化钠颗粒为模板并结合火焰处理的方法，制备出包含微纳分级结构的PDMS单组分超疏水涂层，涂层具有较好的透明度、稳定性和一定的自修复功能；微纳米二元粗糙度表面结构具有比单一的纳米级粗糙结构更高的机械强度，可以有效抵制外力磨损，将有效提升超疏水表面结构的耐磨损性能。

本发明公开了一种PDMS可修复超疏水涂层，其制备方法为，将粉末状水溶性盐压入PDMS橡胶固化前体内，然后依次经过加热固化、水浸泡、火烤，得到PDMS可修复超疏水涂层。

进一步的，将PDMS橡胶固化前体涂在基底上，再将粉末状水溶性盐撒抹在PDMS橡胶固化前体表面，然后压入PDMS橡胶固化前体内；其中涂PDMS橡胶固化前体、撒抹粉末状水溶性盐以及压入粉末状水溶性盐的具体操作为常规方法，比如将PDMS橡胶固化前体旋涂在基底上，再将粉末状水溶性盐撒抹在PDMS橡胶固化前体表面，然后用塑料板或者玻璃板将其压入PDMS橡胶固化前体内。优选的，将粉末状水溶性盐覆盖PDMS橡胶固化前体的表面。

本发明中，PDMS橡胶固化前体为现有产品，为PDMS橡胶固化前的混合物，粘稠液体，比如制备184 硅橡胶的基本组分与固化剂。本发明利用现有橡胶，创造性的将粉末状水溶性盐压入PDMS橡胶固化前体内，然后依次经过加热固化、水浸泡得到带孔PDMS橡胶，火烤得到PDMS可修复超疏水涂层，其具有的微纳米二元粗糙度表面结构具有比单一的纳米级粗糙结构更高的机械强度，可以有效抵制外力磨损。

本发明中，粉末状水溶性盐为氯化钠粉、氯化钾粉、氯化镁粉、氯化钙粉等。优选的，粉末状水溶性盐的粒径为10～50μm，优选15～30μm。水浸泡可去除盐并对橡胶的微结构有影响，优选为热水浸泡，最好为沸水。

本发明中，基底没有限定，比如玻璃。旋涂时，转速为2000～10000rpm，时间为10～50s；优选的，转速为7000～9000rpm，时间为10～20s。

本发明中，加热固化的温度为130～160℃，时间为8～12min。当温度过低时，固化的PDMS在水中浸泡后表面会自发恢复平整，无法获得应有的粗糙度；当温度过高时，氯化钠颗粒会被烧结在涂层内而无法溶解除去，影响涂层的疏水性和透过率。

本发明中，火烤为酒精灯火烤，优选的，火焰顶点与带孔PDMS橡胶的距离为2～5mm，火烤时间为3～30s，优选10～20s。氯化钠模板的微结构并不能实现超疏水状态，还需以酒精灯烘烤，烘烤的时间会影响涂层表面纳米结构的密集度而影响疏水性；本发明火烤参数下，涂层表面的纳米突触逐渐增多，最终布满涂层表面，涂层因此达到最佳的超疏水状态。另外，本发明采用酒精灯火烤，避免烛灰、炭黑等物质产生。

本发明公开了上述PDMS可修复超疏水涂层在制备疏水材料中的应用，尤其在制备耐磨、自修复疏水材料中的应用。