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一种高强度固态超滑移涂层的制备方法

阅读：1058发布：2021-01-24

IPRDB可以提供一种高强度固态超滑移涂层的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种高强度固态超滑移涂层的制备方法，该涂层能够有效防止基体材料被水、油脂、血液、冰及生物膜等黏附，属于材料表面改性技术领域。所述的基底可以且不限于金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张等固体表面。首先利用过滤后的含有纳米陶瓷颗粒的涂液与润滑剂均匀混合后的溶液浸润处理上述基底；最后将浸润处理后的固体基底取出，让其自然实干或者快速表干之后常温放置1～2小时完成涂层陶瓷化。本发明制备的涂层与基体结合良好，具备疏液性、高透明度、耐高温和耐压力、自清洁性、良好的抗粘着磨损性能等诸多优点。本发明制备过程简单、绿色环保，成本低，在自清洁涂料、海洋防污、生物医用领域有广阔的应用前景。，下面是一种高强度固态超滑移涂层的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高强度固态超滑移涂层的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)涂料准备：将含有纳米陶瓷颗粒的涂液用过滤网过滤后与润滑剂按质量比不小于1均匀混合，待用；

所述的润滑剂溶液为全氟聚醚油、硅油、杜邦krytox、全氟三戊胺中的一种或两种以上混合；

(2)浸润处理：将步骤(1)中得到的涂料涂布于固体基底上；浸润处理后得到的基底倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，所述的倾斜角度为15°～50°；

(3)涂层干燥处理：将步骤(2)中得到的浸润处理后的基底取出，让其自然实干或快速表干；涂层实干冷却后，常温放置1～2小时完成涂层陶瓷化。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米陶瓷颗粒直径为10nm～

100nm之间；所述的纳米陶瓷颗粒为氧化铝陶瓷颗粒、氮化硅陶瓷颗粒、碳化硅陶瓷颗粒中的一种或两种以上混合；所述的过滤网规格为400目以上。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的自然实干是指让涂层保持在25℃气温下12～24小时；所述的快速表干为让涂层在100℃温度下烘30～50分钟。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，涂布方式，喷涂：普通喷枪喷涂，喷涂一遍；刷涂：软硬中等的毛刷均匀涂布即可，刷涂一遍；辊涂：均匀辊涂涂布即可，辊涂一遍；浸涂：浸涂一遍即可；涂布工具清洗：用无水乙醇清洗后，清水清洗干净，压缩空气吹干后存放即可。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，涂布方式，喷涂：普通喷枪喷涂，喷涂一遍；刷涂：软硬中等的毛刷均匀涂布即可，刷涂一遍；辊涂：均匀辊涂涂布即可，辊涂一遍；浸涂：浸涂一遍即可；涂布工具清洗：用无水乙醇清洗后，清水清洗干净，压缩空气吹干后存放即可。

6.根据权利要求1、2或5所述的制备方法，其特征在于，所述的固体基底为金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的固体基底为金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的固体基底为金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张。

说明书全文

一种高强度固态超滑移涂层的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在固体材料上获得高强度固态超滑移涂层的制备方法，属于材料表面改性技术领域。

背景技术

[0002] 滑移表面可达到分子尺度的光滑，能显著减小液滴在其表面的滑动角和滞后角，具有全方位疏液性、可自修复、高透明度、耐高温和耐压力等诸多优点，能够有效防止基体材料被油脂、血液、冰及生物膜等黏附，因此滑移表面在自清洁涂料、海洋防污、生物医用领域等具有广阔的应用前景。

[0003] 目前，在制备滑移表面的方法有很多。CN103966641A公布了一种利用人工仿猪笼草滑移表面防止金属大气腐蚀的方法，具体为，采用微观结构构筑-润滑油注入两步法在铝表面制备人工仿猪笼草滑移表面，然而，该方法所形成的滑移表面为液态滑移表面，在金属上覆盖一层油膜来达到超滑效果，油膜不耐磨损、强度较低，一旦金属投入使用后，其表面上覆盖的油膜极易挥发甚至被磨损，一旦油膜磨损，金属仍被大气腐蚀。CN107130223A公布了一种新型超润滑固体涂层的制备方法，该方法首先采用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，在基材表面注入一层能提高膜基结合力的金属＂钉扎层”，在所述＂钉扎层＂之上，采用磁过滤阴极真空弧沉积方法(FCVA)沉积合金应力释放层，紧接着采用FCVA方法以及MEVVA同时工作,在基材表面沉积总厚度为1～10微米的多相混合固体润滑涂层，然而，该方法工艺复杂，对基体材料和微观结构形状要求严格，不适用大规模制备滑移表面。CN109127330A公布了一种超疏水涂层的制备方法，该方法对金属表面用含纳米二氧化硅的聚乙烯醇-聚丙烯酸水溶液浸涂后，再进行真空反应两步即可完成超疏水涂层的制备。然而，超疏水表面机械耐久性、耐磨损性差，其极易受到物理磨损而遭到破坏甚至失效。且在2017年，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物中，聚乙烯醇在3类致癌物清单中，其对人体会有一定毒性，酸溶液也会造成环境的污染。因此，急需提出一种环保、简单、安全、高效且无毒的方法来制备高强度固态超滑移涂层，其可涂抹于金属、塑料、玻璃、皮革、纸张等固体表面。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提出一种环保、简单、安全、高效的方法在固体表面获得高强度固态超滑移涂层的方法，液滴滴落在涂抹该涂层的固体材料表面上能快速滑落。所述的固体材料基底可以且不限于金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张等固体表面。

[0005] 本发明的技术方案：

[0006] 将含有纳米陶瓷颗粒的涂液用过滤网过滤，并与润滑剂按一定比例混合得到新涂料，将基底完全浸于新涂料中一定时间后取出，取出后的基底自然实干或快速表干后，即在固体基底表面会得到高强度固态超滑移涂层。

[0007] 一种高强度固态超滑移涂层的制备方法，步骤如下：

[0008] (1)涂料准备：将含有纳米陶瓷颗粒的涂液用过滤网过滤后与润滑剂按质量比不小于1均匀混合，待用；

[0009] 所述的纳米陶瓷颗粒直径为10nm～100nm之间；所述的纳米陶瓷颗粒为氧化铝陶瓷颗粒、氮化硅陶瓷颗粒、碳化硅陶瓷颗粒中的一种或两种以上混合；所述的过滤网规格为400目以上；

[0010] 所述的润滑剂溶液为全氟聚醚油、硅油、杜邦krytox或全氟三戊胺；

[0011] (2)浸润处理：将步骤(1)中得到的涂料涂布于固体基底上；浸润处理后得到的基底倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，所述的倾斜角度为15°～50°；

[0012] 所述的涂布方式为喷涂、刷涂、辊涂、浸涂，涂布工具需干净干燥，不可沾有水或者其他物质。

[0013] 所述的固体基底为金属、塑料、玻璃、木材、混凝土、皮革、纸张。

[0014] (3)涂层干燥处理：将步骤(2)中得到的浸润处理后的基底取出，让其自然实干或快速表干；所述的自然实干是指让涂层保持在25℃气温下12～24小时；所述的快速表干为让涂层在100℃温度下烘30～50分钟；涂层实干冷却后，常温放置1～2小时完成涂层陶瓷化。

[0015] 步骤(2)中，涂布工具清洗：用无水乙醇清洗后，清水清洗干净，压缩空气吹干后存放即可；

[0016] 步骤(2)中，涂布方式，喷涂：普通喷枪喷涂，可喷涂一遍；刷涂：软硬中等的毛刷均匀涂布即可，可刷涂一遍；辊涂：均匀辊涂涂布即可，可辊涂一遍；浸涂：浸涂一遍即可。

[0017] 涂层涂布施工过程中保持环境的清洁，以免粉尘或杂质降低涂层的超滑特性和自清洁性。

[0018] 涂层只可涂布一遍，否则后续涂布的涂层与第一次不附着或附着力不好。

[0019] 本发明的有益效果：

[0020] (1)本发明制备方法操作简单易行，制备费用低廉，不需要昂贵的设备，所用试剂无环境危害，具有显著的实用性。

[0021] (2)本发明所制备的固态超滑移表面，可以通过阻止雨水沉降、盐粒潮解等方式导致的水滴在材料表面的存在，应用于金属表面时可有效抑制金属的腐蚀。

[0022] (3)本发明所制备的固体基底上固态超滑移表面对液滴的滚动角不大于5°，表面具有很好的自清洁性。

[0023] (4)本发明所制备的涂层致密性较好，具有良好的抗粘着磨损性能。

[0024] (5)本发明所制备的固态高强度超滑涂层与基体结合良好，可以改善基体表面的摩擦学性能，提高基体耐磨减摩性能。

[0025] (6)本发明所制备的固态高强度超滑涂层具有全方位疏液性、高透明度、耐高温和耐压力。

附图说明

[0026] 图1是实施例1的实验装置示意图。

[0027] 图2为水滴在倾斜的实施例1获得的不锈钢表面的动态行为(倾斜角小于5°)。

[0028] 图中：1氮化硅陶瓷涂层；2400目过滤网；3过滤后陶瓷涂层；4过滤后陶瓷涂层与润滑剂1:1混合溶液；5涂层处理金属过程；6防粘附、自清洁金属基底。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

[0030] 本发明涉及一种在固体材料表面制备高强度固态超滑涂层的方法，所制备的涂层致密性较好，具有良好的抗粘着磨损性能。能够有效防止基体材料被油脂、血液、冰及生物膜等黏附，在自清洁涂料、海洋防污、生物医用领域有广阔的应用前景。

[0031] 实施例1：

[0032] (1)金属基底的预处理：

[0033] 先将尺寸为20mm×20mm×2mm的金属不锈钢板无水乙醇清洗除油，吹干后分别用800#和1500#的砂纸打磨去除表面氧化层，再将打磨后的不锈钢板用大量去离子水清洗，再使用超声波清洗5min，并用吹风机吹干。

[0034] (2)涂料准备：

[0035] 将含有纳米颗粒直径为100nm的氮化硅陶瓷颗粒的涂液用400目过滤网过滤，并将其与运动粘度为10cs的二甲基硅油按质量比1:1混合，并均匀搅拌。

[0036] (3)浸润处理：

[0037] 将步骤(1)中得到的预处理后的金属浸入步骤(2)涂料中，充分浸润，然后倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，并将其以20°的倾斜角静至30min，倾斜30°使多余的涂料流出表面，获得稳定的涂层。

[0038] (4)涂层干燥处理：

[0039] 将步骤(3)中得到的浸润处理后的金属基底取出，在100℃下烘干40min，涂层实干冷却后，常温放置2小时完成涂层陶瓷化。

[0040] 实施例2：

[0041] (1)玻璃基底的预处理：

[0042] 先将尺寸为75mm×25mm×1mm的载玻片用无水乙醇清洗除油，吹干后再用超声波清洗5min，并用吹风机吹干。

[0043] (2)涂料准备：

[0044] 将含有纳米颗粒直径为100nm的碳化硅陶瓷颗粒的涂液用400目过滤网过滤，并将其与全氟聚醚油按质量比2:1混合，并均匀搅拌。

[0045] (3)浸润处理

[0046] 将步骤(1)中得到的预处理后的载玻片浸入步骤(2)涂料中，充分浸润，然后倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，并将其以20°的倾斜角静至30min，倾斜20°使多余的涂料流出表面，获得稳定的涂层。

[0047] (4)涂层干燥处理：

[0048] 将步骤(3)中得到的浸润处理后的载玻片取出，在100℃下烘干30min，涂层实干冷却后，常温放置1小时完成涂层陶瓷化。

[0049] 实施例3：

[0050] (1)塑料基底的预处理：

[0051] 先将尺寸为50mm×50mm×5mm的聚乙烯板用无水乙醇清洗除油，再使用超声波清洗5min，并用吹风机吹干。

[0052] (2)涂料准备：

[0053] 将含有纳米颗粒直径为70nm的氧化铝陶瓷颗粒的涂液用400目过滤网过滤，并将其与全氟三戊胺按质量比1:1混合，并均匀搅拌。

[0054] (3)浸润处理

[0055] 将步骤(1)中得到的预处理后的聚乙烯浸入步骤(2)涂料中，充分浸润，然后倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，并将其以50°的倾斜角静至30min，倾斜20°使多余的涂料流出表面，获得稳定的涂层。

[0056] (4)涂层干燥处理：

[0057] 将步骤(3)中得到的浸润处理后的聚乙烯基底取出，在100℃下烘干50min，涂层实干冷却后，常温放置1.5小时完成涂层陶瓷化。

[0058] 实施例4：

[0059] (1)涂料准备：

[0060] 将含有纳米颗粒直径为100nm的氮化硅陶瓷颗粒的涂液用400目过滤网过滤，并将其与运动粘度为10cs的二甲基硅油按质量比5:1混合，并均匀搅拌。

[0061] (2)浸润处理

[0062] 将95mm×50mm×5mm木材浸入步骤(1)涂料中，充分浸润，然后倾斜静置，使其表面形成一层均匀的涂层，并将其以20°的倾斜角静至30min，倾斜20°使多余的涂料流出表面，获得稳定的涂层。

[0063] (3)涂层干燥处理：

[0064] 将步骤(3)中得到的浸润处理后的木材基底取出，在100℃下烘干40min，涂层实干冷却后，常温放置1小时完成涂层陶瓷化。

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轨侧干膜润滑剂-专利编号CN1333056C	2020-05-13	668
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