一种耐磨损的复合网络结构超疏水表面

本发明属于高分子复合材料领域。

背景技术：

1、超疏水性是一种特殊的浸润性，水滴可以在超疏水表面呈球状滚动而不浸润，水滴与超疏水表面接触角一般大于150°。超疏水表面用途广泛，在防水、自清洁、防冰、油水分离、生物医学等方面有着很大的应用潜力。目前超疏水表面一般是通过在固体表面形成特殊的微纳结构来实现的，但是在受到机械磨损、冲击后表面微纳结构极易遭到破坏，目前主要的解决方式是提高超疏水表面的机械强度，但是在长时间的冲击或者磨损后仍然无法避免上述问题的出现。

技术实现思路

1、为了解决现有超疏水表面在坚固性和耐久性方面所存在的问题，本发明提出了一种耐磨损的复合网络结构超疏水表面，所述的复合网络结构由填充材料填充在多孔基底的孔中形成，所述多孔基底的孔隙率在60-90％之间，所述的多孔基底孔径尺寸在125-500μm之间；填充材料的磨损量与基底材料不同，且基底材料与填充材料中至少一种为疏水性材料。

2、优选地，所述多孔基底的材质为硅橡胶或聚氨酯，填充材料的材质为环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶。

3、一种耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)制备多孔基底；

5、(2)将填充材料溶液填充在多孔基底的孔中；所述的填充材料溶液由填充材料、固化剂和溶剂组成；填充材料与溶剂的质量比为(1～3)：(1～2)；

6、(3)使填充材料固化，获得所述耐磨损的复合网络结构超疏水表面。

7、优选地，所述填充材料为环氧树脂时，其与溶剂的质量比为3：1，为聚氨酯时，其与溶剂质量比为3：2，为硅橡胶时，其与溶剂质量比为1：1

8、步骤(1)制备多孔基底的步骤如下：

9、a、将多孔基底的基体材料、造孔剂、固化剂和溶剂混合获得混合溶液；

10、b、将混合溶液倒入模具中，并在室温下固化；

11、c、开模后将其在60℃条件下水浴加热24h以溶解造孔剂；

12、d、在60℃烘箱中烘干后获得多孔基底；

13、所述的造孔剂优选为氯化钠颗粒。

14、多孔基底的材质为硅橡胶或聚氨酯，当多孔基底的基体材料为硅橡胶时，硅橡胶与氯化钠的质量比为1:(2.75～3.5)；当多孔基底的基体材料为聚氨酯时，聚氨酯与氯化钠的质量比为1:(6～9)。

15、本发明的有益效果：

16、本发明提出的复合网络结构超疏水表面的表面疏水结构是通过摩擦磨损后形成的，因此摩擦磨损不但不会破坏该表面的疏水结构，反而可以起到更新疏水结构的作用，即使受到不同程度磨损也不会破坏其表面疏水性，因而具备耐磨损的能力。

17、该复合网络结构超疏水表面的基底与填充材料可以采用均具有疏水性的材料制备，也可以采用一方疏水一方亲水的材料制备，形成整体疏水的超疏水表面或疏水-亲水交替的超疏水表面，以获得不同功能的超疏水表面。

18、本发明可以通过使用不同的基底与填充材料，获得不同机械性能与化学性能的超疏水表面，以实现弹性模量、拉伸模量、耐酸耐碱等物理、化学性能的调控，以满足不同的需求。

技术特征：

1.一种耐磨损的复合网络结构超疏水表面，其特征在于，所述的复合网络结构由填充材料填充在多孔基底的孔中形成，所述多孔基底的孔隙率在60-90％之间，所述的多孔基底孔径尺寸在125-500μm之间；填充材料的磨损量与基底材料不同，且基底材料与填充材料中至少一种为疏水性材料。

2.根据权利要求1所述的耐磨损的复合网络结构超疏水表面，所述多孔基底的材质为硅橡胶或聚氨酯，填充材料的材质为环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶。

3.一种如权利要求1所述耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述填充材料为环氧树脂时，其与溶剂的质量比为3：1；为聚氨酯时，其与溶剂质量比为3：2；为硅橡胶时，其与溶剂质量比为1：1。

5.根据权利要求3所述的耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(1)制备多孔基底的步骤如下：

6.根据权利要求5所述的耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤a中所述的造孔剂为氯化钠颗粒。

7.根据权利要求6所述的耐磨损的复合网络结构超疏水表面的制备方法，其特征在于，多孔基底的材质为硅橡胶或聚氨酯；当多孔基底的基体材料为硅橡胶时，硅橡胶与氯化钠的质量比为1:(2.75～3.5)；当多孔基底的基体材料为聚氨酯时，聚氨酯与氯化钠的质量比为1:(6～9)。

技术总结
本发明提出了一种耐磨损的复合网络结构超疏水表面，属于高分子复合材料技术领域，该复合网络结构由填充材料填充在多孔基底的孔中形成，填充材料与基底材料的耐磨损能力不同，通过摩擦磨损后形成的超疏水的表面微结构，该结构是通过摩擦生成，因此摩擦磨损不但不会破坏该表面的疏水结构，反而可以起到更新疏水结构的作用，即使受到不同程度磨损也不会破坏其表面疏水性，因而具备耐磨损的能力。该结构中基底与填充材料可以采用均具有疏水性的材料制备，也可以采用一方疏水一方亲水的材料制备，形成整体疏水的超疏水表面或疏水‑亲水交替的超疏水表面，以获得不同功能的超疏水表面。

技术研发人员：田丽梅,王建福,李百容,高铭谣,靳会超
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14