本发明属于多功能超滑表面,更具体地,涉及一种基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层。
背景技术:
1、超滑材料由于具有滑动阻力小、低粘附、耐压强、自修复功能、可调节的透光性能、润滑减摩等特性和优势,在防雾抗冰、抗海洋污损生物附着、抗菌、金属材料腐蚀防护、流体操纵、光学传感等领域具有广阔的应用前景。传统超滑材料制备通常有以下3步:构筑粗糙结构用于锁住润滑液,进行表面修饰降低界面能增加基底与润滑液的稳定性,注入润滑液使表面具有多功能特性。该制备方法对微纳结构的依赖导致超滑材料制备具有工艺繁琐、成本高、受基底限制、难以大面积制备、机械性能差、稳定性和耐久性差等问题,限制其工程化应用。而通过润滑液对高分子涂层的溶胀可以减缓润滑液的流失速率延长超滑涂层使用寿命,但同时溶胀的高分子涂层使涂层与基体之间的粘附力急剧降低,导致涂层脱落。
2、因此,目前亟待提出一种新的超滑涂层。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足,提出一种基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层。本发明的超滑涂层涂料经过简单施工涂覆到基底上,经交联固化后获得可持续自动释放润滑液的超滑涂层,可有效解决润滑液的存储依赖微纳结构的问题,使其具有稳定耐久的服役性能。
2、为了实现上述目的,本发明提供了一种基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,所述超滑涂层由有机硅树脂、交联剂、催化剂、助剂、填料和润滑液经混合搅拌和交联反应后涂覆在基体表面固化得到。
3、根据本发明,优选的,所述超滑涂层的制备方法包括如下步骤:
4、步骤(1):将所述填料与持续被搅拌的有机硅树脂混合并搅拌,分散均匀后得到第一混合物;
5、步骤(2):将所述第一混合物与润滑液和催化剂混合并搅拌,得到a组分;
6、步骤(3):将交联剂与助剂混合并搅拌,得到b组分;
7、步骤(4):将所述a组分和b组分混合并搅拌,得到超滑涂料,静置脱泡;
8、步骤(5):将步骤(4)得到的超滑涂料涂覆在基体表面,经固化得到所述超滑涂层。
9、根据本发明,优选的,所述有机硅树脂为端羟基聚二甲基硅氧烷、端环氧基聚二甲基硅氧烷和乙烯基聚二甲基硅氧烷中的至少一种;所述有机硅树脂的粘度为50~10000mpa.s。
10、在本发明中,作为优选方案,端环氧基聚二甲基硅氧烷选购自安徽新佳有机硅科技有限公司。
11、根据本发明,优选的,所述交联剂为正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基氢硅氧烷、四乙氧基硅烷和酮肟基硅烷交联剂中的至少一种。
12、根据本发明,优选的,所述酮肟基硅烷交联剂为甲基三丁基酮肟基硅烷、乙烯基三丁基酮肟基硅烷、乙氧基三丁基酮肟基硅烷、苯基三丁基酮肟基硅烷和四丁基酮肟基硅烷中的至少一种。
13、根据本发明,优选的,所述催化剂为有机锡、sicat-06和螯合有机钛中的至少一种。
14、根据本发明,优选的,所述助剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
15、根据本发明,优选的,所述填料为tio2、caco3、zno和疏水处理的sio2中的至少一种,所述填料的平均粒径为0.01~20μm。
16、根据本发明,优选的,所述润滑液为甲基硅油、苯基硅油、含氢硅油、氟硅油、矿物油和聚α-烯烃合成油中的至少一种,所述润滑液的粘度为10~1000mpa.s。
17、根据本发明,优选的,所述基体为金属、不锈钢板、玻璃、陶瓷、混凝土和高分子板材中的至少一种。
18、根据本发明,优选的,所述涂覆的方法为旋涂、刮涂、喷涂、滚涂和刷涂中的至少一种。
19、根据本发明,优选的,所述固化的温度为10~80℃,固化的时间为2~24h。
20、根据本发明,优选的,在所述步骤(1)中,搅拌的转速为1000~5000rpm(高速分散防止填料发生团聚),搅拌的时间为1~2h,搅拌的温度为18~30(室温)℃。
21、根据本发明,优选的,在所述步骤(2)中,搅拌的转速为500~1500rpm,搅拌的时间为0.5~1h,搅拌的温度为18~30(室温)℃。
22、根据本发明,优选的,在所述步骤(3)中,搅拌的转速为300~1000rpm,搅拌的时间为1~10min,搅拌的温度为18~30(室温)℃。
23、根据本发明,优选的,在所述步骤(4)中,搅拌的转速为1000~2000rpm,搅拌的时间为1~10min,搅拌的温度为18~30(室温)℃;所述静置脱泡的时间为1~10min。
24、根据本发明,优选的,所述有机硅树脂、催化剂、填料和润滑液的质量比为(60~90):(0.001~0.005):(1~20):(5~30);
25、所述交联剂和助剂的质量比为(5~15):(1~10)。
26、根据本发明,优选的,所述a组分和b组分的重量比为10:(0.5~2)。
27、本发明的技术方案的有益效果如下:本发明的超滑涂层由有机硅树脂、交联剂、催化剂、助剂、填料、润滑液组成的涂料经旋涂、刮涂、喷涂、滚涂、刷涂等方式涂覆在金属、玻璃、陶瓷、混凝土、高分子板材等基底材料表面,经交联反应后所得。本发明的超滑涂层可持续自发地向涂层表面释放润滑液,使其具有滑动阻力小、低粘附、耐压等特性,在防雾抗冰、抗海洋污损生物附着、抗菌、金属材料腐蚀防护、流体操纵、光学传感等领域具有广阔的应用前景,解决了传统超滑涂层对脆弱且精密微纳结构的依赖导致的机械性能差,难以大面积制备和工程化应用的问题。具体地:
28、1、本发明提供的超滑涂层制备工艺简单,无需苛刻的工艺条件和复杂的设备,其所使用的原材料价格低廉。
29、2、本发明提供的超滑涂层以有机硅树脂为中间体,交联反应后形成成膜树脂,涂层具有良好的力学性能和耐候性。
30、3、本发明提供的超滑涂层固化后可持续自动由涂层内部向表面释放润滑液,分子间的作用力使润滑液流失速率减慢,使涂层获得稳定耐久的超滑特性。
31、4、本发明提供的超滑涂层不依赖微纳结构存储润滑液,增加了涂层的机械稳定性,可高效大面积制备,满足工程化应用需求。
32、5、本发明中无额外添加溶剂,固含量高,环境友好。
33、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其特征在于,所述超滑涂层由有机硅树脂、交联剂、催化剂、助剂、填料和润滑液经混合搅拌和交联反应后涂覆在基体表面固化得到。
2.根据权利要求1所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述超滑涂层的制备方法包括如下步骤:
3.根据权利要求1或2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,
4.根据权利要求3所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述酮肟基硅烷交联剂为甲基三丁基酮肟基硅烷、乙烯基三丁基酮肟基硅烷、乙氧基三丁基酮肟基硅烷、苯基三丁基酮肟基硅烷和四丁基酮肟基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述基体为金属、不锈钢板、玻璃、陶瓷、混凝土和高分子板材中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述涂覆的方法为旋涂、刮涂、喷涂、滚涂和刷涂中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述固化的温度为10~80℃,固化的时间为2~24h。
8.根据权利要求2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,
9.根据权利要求1或2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,
10.根据权利要求2所述的基于有机硅树脂具有可持续自动释放润滑液的超滑涂层,其中,所述a组分和b组分的重量比为10:(0.5~2)。