[发明专利]一种耐磨疏水涂层的制备方法

说明书

本发明属于疏水涂层技术领域，尤其涉及一种耐磨疏水涂层的制备方法，至少包括如下步骤：将基体材料置于溶剂中进行超声波除污清洗并干燥，以备待用；采用超音速等离子喷涂技术，以Ni60和WC‑10Co‑4Cr混合粉末为原料在基体材料表面制备微纳米耐磨结构涂层；用雾化喷枪将聚四氟乙烯混合溶液均匀喷涂在结构涂层表面，然后烘烤，即得。相对于现有技术，本发明采用超音速等离子喷涂技术以混合粉末进行微纳结构粗糙涂层喷涂，充分发挥两者的韧性和硬度等性能，以获得耐磨性较好的微纳粗糙表面。采用PTFE混合溶液在微纳粗糙表面进行低表面能修饰改性，充分发挥PTFE低成本和低表面能、耐腐蚀等特性。

技术领域

本发明属于疏水涂层技术领域，尤其涉及一种耐磨疏水涂层的制备方法。

背景技术

疏水现象是自然界中一种表面反润湿现象。当水滴静置在水平放置的疏水表面时，水滴的静态接触角高于90°，水滴的形状几乎和空中失重的水滴一样保持近乎完美的球形，因此疏水表面表现出极强的憎水性。自从荷叶表面的微观结构被报道以来，固体表面所具有的润湿行为被称为疏水性 (又称”荷叶效应”)，它引起了材料研宄者的极大兴趣和广泛关注。由于疏水材料的特异性质，其在自清洁、防反射、微流体传输等方面具有良好的应用前景，近年来更是出现了大量关于超疏水方面的报道，包括油水分离、流体减阻、表面自修复及金属表面的防护等。目前的研宄表明，通过在材料表面构筑微纳米结构并加以低表面自由能材料的修饰，就可以使材料表面润湿性能发生显著改变。

自然界中的许多动植物都表现出疏水性能，例如荷叶的出淤泥而不染，水黾能够在水面上自由行走，蝴蝶翅膀表面不会被雨水润湿，这些生物学现象引起了大量研宄者的关注。通过对这些自然现象的深入研宄，发现使其具有超疏水性能的原因是由于其表面存在特殊的微纳米结构，在固体与液体界面处产生气膜，从而阻碍水滴浸润固体表面而达到疏水效果。在此基础上总结出了制备疏水表面的两个关键因素：特殊的表面微纳米结构和低表面自由能物质。虽然已经报道了多种制备疏水表面的方法，但疏水表面的微纳米结构却很难构建，这严重阻碍了疏水表面的广泛应用。如溶液刻蚀金属铜、铝等金属制备疏水表面，静电纺丝法制备疏水表面等，这些方法制备的微纳米结构的表面机械性能差、经过物理摩擦后会失去超疏水性能，甚至手指轻微触碰都可能造成表面结构被破坏，化学与环境稳定性较差、基底的限制、受到外部冲击后表面容易损毁而从基底脱落，另外生产成本高等这些都限制了超疏水表面的应用和推广。

目前为止，越来越多的研宄者开始关注机械强度高和稳定性强的耐磨耐久性超疏水表面的制备。有学者将三氟丙基甲基硅氧烷分散于丙酮的水溶液中并沉积到3D打印多孔材料上通过相分离的方法最终得到了高机械强度的超疏水表面，水接触角可以达到150°，同时这种材料还有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐高温性能，但该方面效率低、成本高。此外，也有学者采用将聚氨酯、环氧树脂以及氨基硅油复配，利用相分离方法制备具有微凸结构的多孔复合超疏水涂层，但是该方法需要合成聚氨酯溶胶，工艺较繁琐，固化时间长，而且该涂层耐油性差，容易被油污污染，导致超疏水性能被破坏。

综上所述，为了能使疏水表面更广泛的应用到实际生产生活中，目前亟待解决的问题是制备出机械强度高、耐磨损、具有良好化学与环境稳定性、制备方法简单、不受基底限制的疏水表面。因此，探索如何增强疏水表面结构的机械强度以实现其广泛的实际应用目前受到各界科研工作者的广泛关注。

润湿性与人们的日常生活和工农业生产等息息相关，例如防水涂层、防雾、防污、液体无损传输、矿物筛选等领域。大多数疏水表面表现出优良的性能和广泛的应用价值。然而，疏水材料受到外界机械力破坏时，它的微纳米结构容易受到损伤，很难保持良好的疏水特性，这大大限制疏水材料的实际应用。近年来，许多研宄者发现增强超疏水材料耐摩擦磨损性的途径有以下几种：(1)构筑微纳米结构，通过稳定的微纳米结构维持超疏水性；(2)选用机械强度高的材料，提高超疏水材料的耐磨损性；(3)选用减磨耐磨材料，增强超疏水材料的抗磨性。