一种抗藻类粘附的超疏水复合涂层的制备方法

本发明涉及一种疏水涂层的制备方法，尤其涉及一种抗藻类粘附的超疏水复合涂层的制备方法。

背景技术：

1、藻类等微生物极易在材料表面滋生和繁殖。如船舶的生物粘附会降低船舶的航行速度，增加燃油消耗，维修费用以及有害气体的排放；受自然界荷叶等具有天然疏水特性表面的启发，仿生超疏水表面因其独特浸润性在抗生物粘附、防腐和防污领域展现出良好的应用前景。

2、然而，传统的超疏水涂层存在微观结构脆弱，受到摩擦、挤压等物理破坏后极难恢复等机械稳定性问题，这对超疏水涂层的大规模使用构成了挑战。因此，在简化制备工艺，降低制备成本的前提下，设计和构建具有良好抗生物粘附、机械稳定性以及化学稳定性的超疏水涂层显得尤为重要。

3、中国专利cn107573811a公开了一种环保设备用耐磨耐腐防水涂层，其组分中采用了纳米二氧化钛和氧化石墨烯以制备一种耐腐蚀防水涂层，但是该涂层中二氧化钛的含量不足4wt％，在该用量下无法满足抑制藻类粘附和生长的需求，而提高二氧化钛的含量虽然能够抗藻类粘附生长，但也会影响涂层的疏水性能，主要由于较高含量的二氧化钛干扰了氧化石墨烯的作用，使得涂层的疏水性能下降。因此，无法基于该专利制得一种兼具超疏水性能和抗藻类粘附性能的涂层。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种超疏水复合涂层的制备方法，解决如何制备一种兼具超疏水性能和抗藻类粘附性能的涂层的问题。

2、技术方案：本发明所述的一种超疏水复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将环氧树脂均匀分散到酯类物质中得到混合溶液a；

4、(2)向混合溶液a中加入聚六亚甲基胍盐酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、纳米tio2、聚四氟乙烯微粉、氧化石墨烯以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷，混匀后得混合溶液b；

5、(3)向混合溶液b中加入含氟硅烷以及聚醚胺固化剂，分散均匀后得到混合溶液c；

6、(4)将混合溶液c喷涂至基底表面，常温通风干燥后即得超疏水复合涂层。

7、本发明中添加纳米tio2以抑制藻类粘附，添加氧化石墨烯以增加涂层的强度和致密性，进而提高涂层的疏水性能。本发明通过联用聚六亚甲基胍盐酸盐和聚乙烯吡咯烷酮解决了有效藻类抑制用量下的纳米tio2会干扰氧化石墨烯提升涂层疏水性的问题，使得涂层兼顾疏水性和抗藻类粘附功能。

8、优选地，在步骤(2)中，聚六亚甲基胍盐酸盐：聚乙烯吡咯烷酮：纳米tio2：氧化石墨烯的质量比为1-3：2-8：20-50：2-10。

9、优选地，所述酯类物质包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸苯酯、苯甲酸甲酯中的至少一种；所述含氟硅烷为1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷。环氧树脂与酯类物质的质量比优选为2-4:25-45。

10、优选地，所述环氧树脂为e-51，所述聚醚胺固化剂为d-230。

11、优选地，所述纳米tio2的粒径为20-40nm，聚四氟乙烯微粉的粒径为1-2μm。

12、优选地，所述环氧树脂与聚醚胺固化剂的质量比为2-4：1-3。

13、优选地，在步骤(1)和(3)中，分散的方法均为先进行超声震荡分散，再持续搅拌分散。

14、优选地，所述超声震荡分散的方法为超声功率为160-200w，频率为30-50khz，震荡分散10-30min；所述搅拌分散的方法为200-600r/min搅拌30-120min。

15、优选地，在步骤(4)中，将混合溶液c喷涂至基底表面，常温通风干燥的方法为：采用喷枪进行喷涂，调节喷枪的喷嘴与基底的垂直距离为10-20cm，在0.4-0.6mpa下缓慢喷涂30-45s，喷涂速度为2-6cm/s。

16、优选地，所述喷嘴直径为0.3-0.7mm。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

18、1.本发明制得的超疏水涂层不仅具有与水的接触面积低、低粘滞力以及自清洁等特性，还兼具良好的抗藻粘附性能，在海洋防污中具有很广阔的应用前景。

19、2.本发明在涂层表面成功构建了表面微纳米级的分层结构，微纳米级分层结构的超疏水结构在机械磨损后比单独纳米级超疏水表面保持的更加完整。所制备的超疏水涂层结合了有机树脂和无机颗粒的优点，从而赋予了涂层卓越的自清洁、耐磨性能。

技术特征：

1.一种超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，聚六亚甲基胍盐酸盐：聚乙烯吡咯烷酮：纳米tio2：氧化石墨烯的质量比为1-3：2-8：20-50：2-10。

3.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述酯类物质包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸苯酯、苯甲酸甲酯中的至少一种；所述含氟硅烷为1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为e-51，所述聚醚胺固化剂为d-230。

5.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米tio2的粒径为20-40nm，聚四氟乙烯微粉的粒径为1-2μm。

6.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂与聚醚胺固化剂的质量比为2-4：1-3。

7.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，在步骤(1)和(3)中，分散的方法均为先进行超声震荡分散，再持续搅拌分散。

8.根据权利要求7所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述超声震荡分散的方法为超声功率为160-200w，频率为30-50khz，震荡分散10-30min；所述搅拌分散的方法为200-600r/min搅拌30-120min。

9.根据权利要求1所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，将混合溶液c喷涂至基底表面，常温通风干燥的方法为：采用喷枪进行喷涂，调节喷枪的喷嘴与基底的垂直距离为10-20cm，在0.4-0.6mpa下缓慢喷涂30-45s，喷涂速度为2-6cm/s。

10.根据权利要求9所述超疏水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述喷嘴直径为0.3-0.7mm。

技术总结本发明公开了一种抗藻类粘附的超疏水复合涂层的制备方法。包括如下步骤：将环氧树脂均匀分散到酯类物质中得到混合溶液A；向混合溶液A中加入聚六亚甲基胍盐酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、纳米TiO<subgt;2</subgt;、聚四氟乙烯微粉、氧化石墨烯以及γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，混匀后得混合溶液B；向混合溶液B中加入含氟硅烷以及聚醚胺固化剂，分散均匀后得到混合溶液C；将混合溶液C喷涂至基底表面，常温通风干燥后即得超疏水复合涂层。本发明制得的超疏水涂层不仅具有与水的接触面积低、低粘滞力以及自清洁等特性，还兼具良好的抗藻粘附性能，在海洋防污中具有很广阔的应用前景。技术研发人员：李长全,徐国强,梁富豪,欧军飞,王法军,李文,阿里达·阿米法兹力受保护的技术使用者：江苏理工学院技术研发日：技术公布日：2024/9/17