阅读说明：本技术 一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层及其制备方法和再生方法 (Super-smooth surface liquid-containing coating with autocrine function and preparation method and regeneration method thereof ) 是由 崔家喜 吴倩 杨莉 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层及其制备方法和再生方法,制备方法包括以下步骤：将含有活性基团的线性有机硅和活性小分子分别溶于有机溶剂中,分别配置成线性有机硅溶液和活性小分子溶液后再混合,在室温下搅拌,得线性有机硅溶液；将线性有机硅溶液滴加到无机基材上,室温下挥发,然后在密闭条件下将其浸入润滑剂中,恒温溶胀,得超光滑表面含液涂层。本发明还包括采用上述方法制得的超光滑表面含液涂层和超光滑表面含液涂层的再生方法。本发明可以高效的制得具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层,且可以通过溶胀补充涂层内部液滴损失,从而延长涂层的使用寿命,提高超光滑表面含液涂层的使用效率,提供了新的途径。(The invention discloses an ultra-smooth surface liquid-containing coating with an autocrine function, a preparation method and a regeneration method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: respectively dissolving linear organic silicon containing active groups and active small molecules in an organic solvent, respectively preparing a linear organic silicon solution and an active small molecule solution, then mixing, and stirring at room temperature to obtain a linear organic silicon solution; dropping the linear organosilicon solution onto the inorganic base material, volatilizing at room temperature, soaking in lubricant under sealed condition, and swelling at constant temperature to obtain the liquid-containing coating on the ultra-smooth surface. The invention also comprises the super-smooth surface liquid-containing coating prepared by the method and a regeneration method of the super-smooth surface liquid-containing coating. The method can efficiently prepare the ultra-smooth surface liquid-containing coating with the autocrine function, and can supplement the loss of liquid drops in the coating through swelling, thereby prolonging the service life of the coating, improving the use efficiency of the ultra-smooth surface liquid-containing coating and providing a new way.)

一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层及其制备方法和 再生方法

技术领域

本发明涉及表面加工处理技术领域，具体涉及一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层及其制备方法和再生方法。

背景技术

含液光滑表面是最近几年兴起的一类仿生表界面材料，其中SLIPS(slipperyliquid-infused porous surface)最早是由哈佛大学Aizenberg生物矿化和仿生学研究实验室在2011年提出的。受猪草植物启发，使用纳米/微结构化基材将注入的润滑液锁定在适当的位置，润滑剂形成稳定和惰性的“光滑”表面，形成这种储存润滑剂的含液光滑表面，形成液态的润滑层，该表面具有疏液，抗冰性，压力稳定性等特点。然而，目前报道的超滑表面存在两个严重限制其应用的问题：一方面外力作用下或使用过程中导致的液膜损耗无法及时补充；另一方面一旦润滑性能消失涂层基材无法使用，需要全部去除和重新施工。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层及其制备方法和再生方法，可以高效的制得具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层，且可以通过溶胀补充涂层内部液滴损失，从而延长涂层的使用寿命，提高超光滑表面含液涂层的使用效率，为超光滑表面含液涂层的使用提供了新的途径。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)线性有机硅溶液制备：将含有活性基团的线性有机硅和活性小分子分别溶于有机溶剂中，分别配置成0.1～0.2mol/ml的线性有机硅溶液和0.4～0.6mol/ml活性小分子溶液后再按体积比为10:2～4混合，然后在室温下搅拌20～28h，得线性有机硅溶液；

(2)涂层制备：将步骤(1)所得线性有机硅溶液滴加到无机基材上，室温下空气中挥发4～6d，使其厚度为200±20μm，然后在密闭条件下将其浸入5～1000cSt粘度的润滑剂中，在20～100℃条件下恒温溶胀2～4d，得超光滑表面含液涂层。

进一步，步骤(1)中，将含有活性基团的线性有机硅和活性小分子分别溶于有机溶剂中，分别配置成0.15mol/ml的线性有机硅溶液和0.5mol/ml活性小分子溶液后再按体积比为10:3混合。

进一步，含有活性基团的线性有机硅的多重氢键位于主链或侧链。

进一步，含有活性基团的线性有机硅为脲基嵌段有机硅、脲基嘧啶酮嵌段有机硅或四脲官能化的聚硅氧烷。

进一步，活性小分子为六亚甲基二异氰酸酯或甲苯-2,4-二异氰酸酯。

进一步，有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿和甲苯中的至少一种。

进一步，润滑剂为合成润滑剂、植物性润滑剂或矿物性润滑剂。

进一步，润滑剂为甲基硅油、液体石蜡或花椒油。

采用上述具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层的制备方法制得的具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层。

上述超光滑表面含液涂层的再生方法，包括以下步骤：在密闭条件下，将液滴被消耗完的超光滑表面含液涂层在20～100℃条件下浸入5～1000cSt粘度的合成润滑剂中溶胀2～4d，得再生的超光滑表面含液涂层。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明通过溶剂挥发制备由氢键交联的超分子聚合物网络涂层(含有动态氢键的线性有机硅)，这种由氢键交联的聚合物网络凝胶化过程和一般的自由基聚合具有相似的过程，会形成具有高交联区和弱交联区的异质结构，这种含有氢键动态键的异质结构的聚合物网络在一定温度下溶胀润滑剂分子时，高温会加快其动态氢键的重新组装，从而促进液体分子在弱的交联区进行快速聚集成核并生长，在体相内形成均匀微米级的液滴，并且在涂层表面形成一定厚度的液膜，当涂层表面液膜损失后这些以液滴形式储存的润滑剂可自发向表面分泌再次形成液膜，从而得到具有自分泌性能的含液光滑涂层。当涂层内液滴损耗到一定程度，涂层的自分泌性能减弱时，可以在不破坏和更换涂层基底的情况下，通过溶胀的方式使涂层内部再次形成液滴，进而使该功能涂层自分泌性能再生。

2、本发明高效的通过溶胀来补充光滑表面体相内润滑剂液滴的损失，从而延长含液光滑表面的使用寿命，该方法简单，易操作，且不破坏涂层基底。这种自分泌性能和再生方法可为提高含液超滑表面的使用效率提供新途径。

附图说明

图1为实施例1所得超光滑表面含液涂层的荧光显微镜图；

图2为实施例2所得超光滑表面含液涂层的荧光显微镜图；

图3为实施例3所得超光滑表面含液涂层的荧光显微镜图；

图4为实施例4所得超光滑表面含液涂层的荧光显微镜图；

图5为不同温度下润滑剂液滴出现的时间。

具体实施方式

实施例1

一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)线性有机硅溶液制备：将胺丙基封端的线性有机硅和甲苯-2,4-二异氰酸酯活性小分子分别溶于四氢呋喃中，配置成0.15mol/ml的线性有机硅溶液和0.5mol/ml活性小分子溶液后再按体积比为10:3混合后再混合，然后在室温下搅拌24h，得线性有机硅溶液；其中，胺丙基封端的线性有机硅和甲苯-2,4-二异氰酸酯摩尔比为1:1；

(2)涂层制备：将步骤(1)所得线性有机硅溶液滴加到边长为1.8cm的方形玻璃片上，室温下空气中挥发5d，使其厚度为200±20μm，然后在密闭条件下将其浸入5～1000cSt粘度的甲基硅油中，在80℃条件下恒温溶胀3d，得超光滑表面含液涂层。

将所得超光滑表面含液涂层进行荧光显微镜观察，如图1所示。由图1可知，溶胀将润滑剂以液滴的形式储存在超分子线性有机硅网络中。

实施例2

将实施例1中得到的超光滑表面含液涂层，人为消耗完涂层中储存的润滑剂，即将涂层浸泡在正己烷溶液，达到去除涂层中的硅油的目的，取出涂层，待正己烷完全挥发，得到新的再生涂层，将该涂层浸入合成润滑剂中，80℃恒温溶胀3天，再次得到超光滑表面含液涂层。

将所得超光滑表面含液涂层进行荧光显微镜观察，如图2所示。由图2可知，在超光滑表面含液涂层中以液滴形式储存润滑剂的过程具有可逆性，可实现液滴的再生功能。

实施例3

用液体石蜡代替实施例1中的甲基硅油，其他步骤与实施例1相同，得到超光滑表面含液涂层。将所得超光滑表面含液涂层进行荧光显微镜观察，如图3所示。由图3可知，工业润滑剂也适用于该涂层，可以形成含液涂层。

实施例4

用食用花椒油代替实施例1中的甲基硅油，其他步骤与实施例1相同，得到超光滑表面含液涂层。将所得超光滑表面含液涂层进行荧光显微镜观察，如图4所示。由图4可知，食用润滑剂也适用于该涂层，可以形成含液涂层，扩大其特殊场景的使用。

实施例5

将实施例1步骤(2)中的溶胀温度分别设置为25℃、40℃、60℃、80℃和100℃，其他步骤与实施例1相同，得到超光滑表面含液涂层。分别记录不同溶胀温度下液滴出现的时间，如图5所示。由图5可知，可通过控制温度来控制润滑剂液滴在涂层中的形成时间，从而扩大该涂层的使用范围，根据不同的基材耐热性和环境的影响，可以选择不同含液涂层的再生条件。

实施例6

一种具有自分泌功能的超光滑表面含液涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)线性有机硅溶液制备：将胺丙基封端的线性有机硅和六亚甲基二异氰酸酯活性小分子分别溶于四氢呋喃中，配置成0.2mol/ml的线性有机硅溶液和0.5mol/ml活性小分子溶液后再按体积比为10:3混合后再混合，然后在室温下搅拌24h，得线性有机硅溶液；其中，胺丙基封端的线性有机硅和六亚甲基二异氰酸酯摩尔比为1:1；

(2)涂层制备：将步骤(1)所得线性有机硅溶液滴加到边长为1.8cm的方形玻璃片上，室温下空气中挥发5d，使其厚度为200±20μm，然后在密闭条件下将其浸入5～1000cSt粘度的甲基硅油中，在80℃条件下恒温溶胀3d，得超光滑表面含液涂层。

虽然本发明的具体实施方式对本发明进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。