[发明专利]一种“海-岛”结构稳定超双疏涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种“海‑岛”结构稳定超双疏涂层的制备方法，首先通过非溶剂致相分离法合成聚合物粘结剂微颗粒，在其表面包覆功能化纳米粒子来构筑具有“核‑壳”结构的复合微颗粒作为“岛”结构，提供超双疏涂层所需的微‑纳复合结构、低表面能并且初步提升涂层的机械稳定性；随后引入FEVE粘结剂作为“海”，有效地将“岛”锚定在基材表面进一步提升涂层的机械稳定性。通过对各组分比例的调控来对涂层的微‑纳结构和化学组成进行调控，制得“海‑岛”结构稳定超双疏涂层。通过两种粘结剂的协同作用，使得涂层具有优异的机械稳定性和超双疏性。

技术领域

本发明涉及一种超双疏涂层的制备方法，尤其涉及一种“海-岛”结构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

由于表面微-纳复合结构和低表面能的协同作用，超双疏涂层对水、油及其他低表面能液体均具有较高的接触角（≥150°）以及较低的滚动角（≤10°）。由于其独特的润湿性，超双疏涂层在防结冰、防腐以及自清洁领域具有广泛的应用前景。然而，目前超双疏涂层仍未能有效地应用于实际生产、生活中，究其原因主要是其机械稳定性较差，这极大地限制了其实际应用。因此，有效提升超双疏涂层的机械稳定性对于其实际工程化应用意义非凡。

迄今为止，改善超双疏涂层机械稳定性的方法主要有以下四类：1、通过构筑坚硬的微米结构来保护功能纳米结构；2、构筑自相似结构涂层；3、赋予超双疏涂层自修复功能；4、通过引入粘结剂来提升超双疏涂层的机械稳定性。在以上四类方法中，引入粘结剂的方法由于其具有简单、高效、可大面积制备等优点而引起了研究者们的广泛关注。中国发明专利CN109385209A将液体环氧树脂、烷氧基硅烷和乙醇混合搅拌10-30min，然后滴加氨烷基硅氧烷继续搅拌2-6h制得粘结剂，随后将疏水二氧化硅纳米粒子加入该粘结剂中搅拌均匀后喷涂至金属基材表面，室温干燥24h得到稳定超疏水涂层。中国发明专利CN106675339B首先采用硬脂酸对金属氧化物粉末P25以及MgO粉末进行低表面能改性，然后引入环氧树脂及固化剂制得环氧树脂超疏水悬浊液，最后将其涂抹至基材上室温固化24h制得机械稳定的环氧树脂超疏水涂层。

虽然引入粘结剂能够提升涂层的机械稳定性，但其也将功能化纳米粒子包覆，导致涂层的表面能较高，这使得制备超双疏涂层非常困难。为了解决这一问题，本团队通过相分离法合成粘结剂微球，在粘结剂微球表面包覆功能化纳米粒子来构筑具有“核-壳”结构的微颗粒来避免粘结剂引入后对功能纳米粒子的包覆。中国发明专利CN113308151A采用具有优异耐候性的FEVE树脂发生非溶剂致相分离产生微球，将氟硅烷改性的低介电常数纳米粒子包覆在FEVE树脂微球表面制得超双疏微颗粒悬浮液，然后将其喷涂至基材表面制得了耐候型5G天线罩超疏液自清洁涂层。尽管构筑具有“核-壳”结构的微颗粒能够有效避免粘结剂引入对功能纳米粒子的包覆，但粘结剂同样被纳米粒子包裹使得粘结剂的粘结性能损失比较严重，使得该策略对超双疏涂层的机械稳定性提升非常有限。因此，研发一种兼顾机械稳定性和超双疏性的低表面能超双疏涂层对其日后应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种“海-岛”结构稳定超双疏涂层的制备方法，可有效地解决目前超双疏涂层存在的问题。

一、“海-岛”结构稳定超双疏涂层的制备

本发明“海-岛”结构稳定超双疏涂层是由“核-壳”结构的共嵌段聚合物粘结剂@氟化纳米粒子微颗粒和FEVE树脂组成，具体制备方法如下：

（1）“壳”材料制备：将纳米粒子分散至乙醇中，并加入氟硅烷，在氨水催化作用下，氟硅烷在纳米粒子表面发生水解缩合反应；反应产物经离心、干燥、粉碎，制得氟化纳米粒子，即为“壳”材料。