CN113388293A - 一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，本发明通过开环反应、自由基聚合和交联反应合成可发生蒸汽诱导相分离功能的苯乙烯/苯乙烯衍生物‑双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，该共聚物具有粘结作用、自修复作用及相分离产生微米“铠甲”的保护作用，从而赋予涂层优异的耐久性；通过在自修复聚合物中引入具有优异光热效应和导热性能的氟化碳纳米管，赋予涂层优异的超双疏性、耐久性和实时光热自修复性，然后通过蒸汽诱导相分离及固化交联得到耐久型光热实时自修复超双疏涂层。该涂层可借助太阳光实现超双疏涂层对微‑纳结构损伤、化学损伤的实时自修复，为超双疏涂层的实际应用奠定坚实的基础。

Description

一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超双疏涂层的制备，尤其涉及一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，属于超双疏涂层领域。
背景技术
超双疏涂层是一种对水和低表面能液体如油的接触角均大于150°且滚动角较低的特殊润湿性表面。由于具有独特的润湿特性，因而在自清洁、防结冰、防污、油/水分离、防腐等领域具有广泛的应用前景和潜在的经济价值。超双疏涂层的制备思路主要有以下3类：（1）先构筑粗糙结构再进行低表面能处理；（2）先进行低表面能处理再构筑粗糙结构；（3）构筑粗糙结构和低表面能处理同时进行。基于以上思路，研究者们已经开发出了多种超双疏涂层的制备方法，如，自组装法、刻蚀法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法等。尽管超双疏涂层存在着广泛的应用前景和潜在的经济价值，但是超双疏涂层的实际应用仍然受到耐久性差的技术瓶颈限制。轻微的机械摩擦都易破坏其微-纳结构，化学腐蚀或紫外辐照会造成涂层氧化，从而导致超疏水性能丧失。因此，如何提高超双疏涂层的耐久性对其实际应用具有重要意义。
迄今为止，提高超双疏涂层耐久性的策略主要包括：采用微米结构为纳米结构提供保护，引入粘结剂，构筑自相似结构和自修复。其中，自修复策略近年来受到超疏水、超双疏涂层领域研究者们的广泛关注并且取得了丰硕的成果。论文（ChemCommun，2016，52：2744-2747）通过氟硅烷水解、缩合改性凹凸棒石成功制得具有自修复功能的超双疏涂层，该涂层经过氧等离子体刻蚀破坏其化学组成后变为超亲水，但通过加热使得涂层中的氟硅烷聚合物迁移至涂层表面，完全恢复其超双疏性能，展现出优异的自修复性能。CN108641421 B通过十八胺改性氧化石墨烯，然后将其喷涂或刷涂在玻璃、塑料等表面制得具有自修复功能的超疏水涂层，该涂层在受到外界作用破坏（紫外线、离子刻蚀等）后可在室温或短暂加热的条件下恢复其超疏水性。尽管自修复超疏水、超双疏涂层已经取得了一定的发展，但是仍然存在以下问题：（1）绝大多数自修复超双疏涂层仅能修复受损的表面化学组成，难以修复受损的微结构。（2）绝大多数自修复超双疏涂层都需要通过辅以加热才能修复，难以在服役时进行实时自修复，严重制约了其实际应用。因此，研发一种耐久型光热实时自修复的超双疏涂层具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，可有效的解决目前超双疏涂层存在的耐久性差的问题。
一、耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备
（1）具有相分离功能的自修复聚合物的制备
将双酚A二缩水甘油醚加热溶于甲苯中得到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液；将氢氧化钾的丙烯酸溶液滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在氮气保护下于110~120℃回流反应48~60h；经柱层析分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯；然后以四氢呋喃为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在氮气保护下，双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯/苯乙烯衍生物于50~70℃回流反应24~48 h，得到苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物。
氢氧化钾的丙烯酸溶液中，氢氧化钾的质量百分数为0.4%~0.8%；双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸的摩尔比为1:0.5~1:1.5。
所述阻聚剂对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.01%~0.5%。
所述苯乙烯衍生物为甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙烯基苯中的一种；双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯与苯乙烯/苯乙烯衍生物的质量比为10:1~1:1。
所述引发剂偶氮二异丁腈的添加量为苯乙烯/苯乙烯衍生物和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.4%~1%。
（2）氟化碳纳米管的制备：在弱碱性和室温条件下，在乙醇-水溶剂中，以正硅酸乙酯为硅烷偶联剂，氟硅烷和碳纳米管进行水解缩合反应2~4h，反应后的悬浮液经离心、干燥，得到氟化碳纳米管。
所述碳纳米管为羟基化碳纳米管、羧基化碳纳米管中的一种。所述氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种；氟硅烷和碳纳米管的质量比为1:2~1:5。正硅酸乙酯的加入量为氟硅烷质量的0.1~0.5倍。
（3）耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备
将上述制备的氟化碳纳米管和固化剂搅拌分散于苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚的混合溶液中，并将其浸涂或刷涂至基材表面，然后在温度40~90℃、相对湿度为40~80%的恒温条件下进行蒸汽诱导相分离30~60min，然后在室温交联固化20~24h，制得光热自修复超双疏涂层。
所述固化剂为聚醚胺；新戊二醇二缩水甘油醚与苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物的混合溶液和固化剂的质量比为5:1~1:1。
苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物和新戊二醇二缩水甘油醚的质量比为5:1~1:1；氟化碳纳米管和苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物的质量比为0.01:1~0.05:1。
所述基材为玻璃、ABS、不锈钢、镁合金、铝合金。
所述蒸汽诱导相分离采用的蒸汽为水蒸汽、甲醇蒸汽、乙醇蒸汽、异丙醇蒸汽中的一种。
二、耐久型光热实时自修复超双疏涂层的性能
1、超双疏性能
10μL水滴的接触角>160°，并且滚动角<1°；10μL正十六烷的接触角>155°，并且滚动角<5°；10μL正癸烷的接触角>150°并且滚动角<10°。即本发明制备的超双疏涂层具有优异的超双疏性。
2、耐久性测试
涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后，对于10μL正十六烷的滚动角<10°，10μL正癸烷的滚动角<30°。
涂层在1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡720h后，其超双疏性能无明显变化。
涂层经紫外老化50个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后，其超双疏性能无明显变化。
3、光热自修复性能测试
对于涂层的微-纳结构采用手术刀进行划痕破坏，破坏后的涂层在1个太阳数下持续照射10min后，涂层的超双疏性能被完全修复，并且在同一位置重复划破/修复10次后，涂层仍然具有优异的超双疏性能。
采用氧等离子体刻蚀进行表面化学组成破坏，破坏后的涂层在1个太阳数下持续照射10min后，涂层的超双疏性能被完全修复，并且经过10次刻蚀/修复后，涂层的超双疏性能无明显变化。
综上所述，本发明通过开环反应、自由基聚合和交联反应合成可发生蒸汽诱导相分离功能的苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，该共聚物具有粘结作用、自修复作用及相分离产生微米“铠甲”的保护作用，从而赋予涂层优异的耐久性；通过在自修复聚合物中引入具有优异光热效应和导热性能的氟化碳纳米管，赋予涂层优异的超双疏性、耐久性和实时光热自修复性，然后通过蒸汽诱导相分离及固化交联得到耐久型光热实时自修复超双疏涂层。该涂层可借助太阳光实现超双疏涂层对微-纳结构损伤、化学损伤的实时自修复，为超双疏涂层的实际应用奠定坚实的基础。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备和性能做进一步说明。
实施例1
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为3:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.7%。
（2）称取1g羟基化碳纳米管，加入500mL乙醇、水、氨水（体积比为22:1:2）的混合溶液中，超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟癸基三乙氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，悬浮液经离心、干燥，制得氟化碳纳米管。
（3）取500mg氟化碳纳米管，加入20mL苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后，刷涂或浸涂在镁合金表面，放置在60℃、相对湿度为70%的恒温恒湿干燥箱中，以水蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离；诱导30min后取出，继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）实时自修复超双疏涂层的性能：涂层对10μL水的接触角为163°，滚动角为2°；10μL正十六烷的接触角为158°，滚动角为3.7°；10μL正癸烷的接触角为155°，滚动角为7°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为9.5°，10μL正癸烷的滚动角为27°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡840h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化50个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为163°，滚动角为2.3°；10μL正十六烷的接触角为155°，滚动角为5.2°；10μL正癸烷的接触角为153°，滚动角为10°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为163°，滚动角为2°；10μL正十六烷的接触角为157°，滚动角为4.2°；10μL正癸烷的接触角为154°，滚动角为8.3°。
实施例2
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:0.75，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.24%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.5%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为4:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.6%。
（2）取1g羧基化碳纳米管，加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液（体积比为22:1:2）中，超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟辛基三乙氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，悬浮液经离心、干燥，得氟化碳纳米管。
（3）将500mg氟化碳纳米管，加入20mL苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在铝合金表面，放置在60℃、相对湿度为70%的恒温恒湿干燥箱中，以水蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为163°，滚动角为2°；10μL正十六烷的接触角为158°，滚动角为3.7°；10μL正癸烷的接触角为155°，滚动角为7°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为8.5°，10μL正癸烷的滚动角为25.3°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡720h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化60个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为163°，滚动角为2.6°；10μL正十六烷的接触角为156°，滚动角为4.2°；10μL正癸烷的接触角为154°，滚动角为9.7°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为163°，滚动角为1.8°；10μL正十六烷的接触角为158°，滚动角为4.6°；10μL正癸烷的接触角为155°，滚动角为7.3°。
实施例3
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为4:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.7%。
（2）取800mg羧基化碳纳米管加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液（体积比为22:1:2）中，超声分散后加入0.45g正硅酸乙酯和1.75g全氟癸基三甲氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，悬浮液经离心、干燥，制得氟化碳纳米管。
（3）取450mg氟化碳纳米管，加入20mL苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在玻璃表面，放置在50℃、相对湿度为90%的恒温恒湿干燥箱中，以乙醇蒸汽为诱导蒸汽，进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为166°，滚动角为1.5°；10μL正十六烷的接触角为158.4°，滚动角为3.4°；10μL正癸烷的接触角为155.7°，滚动角为6.5°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为8°，10μL正癸烷的滚动角为24°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡720h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化55个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为164°，滚动角为2.2°；10μL正十六烷的接触角为156.7°，滚动角为4.1°；10μL正癸烷的接触角为154.8°，滚动角为9°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为165°，滚动角为1.6°；10μL正十六烷的接触角为158°，滚动角为4.9°；10μL正癸烷的接触角为155.7°，滚动角为7°。
实施例4
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为5:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.65%。
（2）取1g羟基化碳纳米管，加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液（体积比为22:1:2）中，超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟辛基三甲氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，悬浮液经离心、干燥，制得氟化碳纳米管。
（3）取500mg氟化碳纳米管，加入20mL甲基苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在不锈钢表面，放置在60℃、相对湿度为70%的恒温恒湿干燥箱中，以水蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为165°，滚动角为2.3°；10μL正十六烷的接触角为156°，滚动角为4.7°；10μL正癸烷的接触角为154°，滚动角为7.8°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为10°，10μL正癸烷的滚动角为29.6°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡720h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化50个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为160°，滚动角为3.4°；10μL正十六烷的接触角为154.9°，滚动角为6.2°；10μL正癸烷的接触角为152°，滚动角为10.7°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水的接触角为164°，滚动角为2.5°；10μL正十六烷的接触角为156.8°，滚动角为4.9°；10μL正癸烷的接触角为153.5°，滚动角为9.3°。
实施例5
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为3:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.5%。
（2）取1g羧基化碳纳米管加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液中（体积比为22:1:2），超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟癸基三乙氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液；悬浮液经离心、干燥，制得氟化碳纳米管。
（3）将500mg氟化碳纳米管，加入20mL乙基苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在不锈钢表面，放置在60℃、相对湿度为70%的恒温恒湿干燥箱中，以异丙醇蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为168°，滚动角为1.5°；10μL正十六烷的接触角为158°，滚动角为3.7°；10μL正癸烷的接触角为156°，滚动角为6.3°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为7.1°，10μL正癸烷的滚动角为23.5°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡840h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化60个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为165°，滚动角为2.1°；10μL正十六烷接触角为155.7°，滚动角为5.1°；10μL正癸烷的接触角为153.4°，滚动角为8.3°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为166°，滚动角为1.9°；10μL正十六烷接触角为157.4°，滚动角为4.2°；10μL正癸烷的接触角为155.5°，滚动角为7.9°。
实施例6
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为4:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.7%。
（2）取1g羧基化碳纳米管，加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液（体积比为22:1:2）中，超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟癸基三乙氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，随后将其离心、干燥后制得氟化碳纳米管。
（3）取500mg氟化碳纳米管，加入20mL二乙烯基苯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在ABS表面，放置在60℃、相对湿度为90%的恒温恒湿干燥箱中，以甲醇蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为166°，滚动角为1.7°；10μL正十六烷的接触角为158.9°，滚动角为3.9°；10μL正癸烷的接触角为155.6°，滚动角为6.9°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为8.5°，10μL正癸烷的滚动角为27.2°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡840h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化60个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为166.9°，滚动角为2.4°；10μL正十六烷接触角为155.2°，滚动角为5.8°；10μL正癸烷的接触角为153.8°，滚动角为8.9°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为166.5°，滚动角为2.8°；10μL正十六烷接触角为156.2°，滚动角为4.5°；10μL正癸烷的接触角为152.8°，滚动角为8.1°。
实施例7
（1）将双酚A二缩水甘油醚在70℃下加热溶于甲苯中；随后取氢氧化钾溶于丙烯酸中，并滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在110~120℃回流反应48~60 h（氮气保护），产物用柱层析技术分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯，其中，双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸的摩尔比为1:1，对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.3%，氢氧化钾添加量为丙烯酸质量的0.6%。然后取双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯加入盛有四氢呋喃的三口烧瓶中，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃回流反应48 h（氮气保护），得到苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物，其中，苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯的质量比为6:1，偶氮二异丁腈添加量为苯乙烯和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.6%。
（2）取1g羟基化碳纳米管，加入500mL乙醇、水、氨水的混合溶液（体积比为22:1:2）中，超声分散后加入0.5g正硅酸乙酯和1.8g全氟癸基三乙氧基硅烷，在室温条件下搅拌反应2h，制得氟化碳纳米管悬浮液，悬浮液经离心、干燥，制得氟化碳纳米管。
（3）取500mg氟化碳纳米管，加入20mL甲基苯乙烯-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚、聚醚胺的混合溶液（质量比为1:1:1），搅拌30min后刷涂或浸涂在ABS表面，放置在70℃、相对湿度为85%的恒温恒湿干燥箱中，以甲醇蒸汽为诱导蒸汽进行蒸汽诱导相分离，诱导30min后取出继续室温固化24h，制得耐久型光热实时自修复超双疏涂层。
（4）涂层的性能：所得涂层对10μL水的接触角为166.9°，滚动角为1.4°；10μL正十六烷的接触角为157.5°，滚动角为3.2°；10μL正癸烷的接触角为155.4°，滚动角为6.3°。涂层负载4.7kPa的压力在1000目砂纸上摩擦200 次（每次摩擦40cm）后对于10μL正十六烷的滚动角为8.1°，10μL正癸烷的滚动角为24.5°。涂层经1M盐酸、1M氢氧化钠、1M氯化钠溶液浸泡840h后超双疏性能无明显变化。涂层经紫外老化60个周期（每周期包括60℃光照4h，50℃淋雨4h）后超双疏性能无明显变化。此外，经过10次划破/光热修复后涂层仍然具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为167.4°，滚动角为1.9°；10μL正十六烷接触角为155.7°，滚动角为5.1°；10μL正癸烷的接触角为153.8°，滚动角为9.2°。经过10次刻蚀/光热修复后涂层同样具有优异的超双疏性，其对10μL水接触角为168.5°，滚动角为1.8°；10μL正十六烷接触角为156.7°，滚动角为4.3°；10μL正癸烷的接触角为153.3°，滚动角为8.7°。

Claims (10)

1.一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）具有相分离功能的自修复聚合物的制备：将双酚A二缩水甘油醚加热溶于甲苯中得到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液；将氢氧化钾的丙烯酸溶液滴加到双酚A二缩水甘油醚的甲苯溶液中，并加入阻聚剂对苯二酚，在氮气保护下于110~120℃回流反应48~60h；经柱层析分离提纯，制得双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯；然后以四氢呋喃为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在氮气保护下，双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯和苯乙烯/苯乙烯衍生物于50~70℃回流反应24~48 h，得到苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物；
（2）氟化碳纳米管的制备：在弱碱性和室温条件下，在乙醇-水溶剂中，以正硅酸乙酯为硅烷偶联剂，氟硅烷和碳纳米管进行水解缩合反应2~4h，反应后的悬浮液经离心、干燥，得到氟化碳纳米管；
（3）耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备：将氟化碳纳米管和固化剂搅拌分散于苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物、新戊二醇二缩水甘油醚的混合溶液中，并将其浸涂或刷涂至基材表面，然后在温度40~90℃、相对湿度为40~80%的恒温条件下进行蒸汽诱导相分离30~60min，然后在室温交联固化20~24h，制得光热自修复超双疏涂层。
2.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，氢氧化钾的丙烯酸溶液中，氢氧化钾的质量百分数为0.4%~0.8%；双酚A二缩水甘油醚与丙烯酸的摩尔比为1:0.5~1:1.5。
3.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，阻聚剂对苯二酚的添加量为双酚A二缩水甘油醚和丙烯酸总质量的0.01%~0.5%。
4.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述苯乙烯衍生物为甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙烯基苯中的一种；双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯与苯乙烯/苯乙烯衍生物的质量比为10:1~1:1。
5.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，引发剂偶氮二异丁腈的添加量为苯乙烯/苯乙烯衍生物和双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯总质量的0.4%~1%。
6.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述碳纳米管为羟基化碳纳米管、羧基化碳纳米管中的一种；所述氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种；氟硅烷和碳纳米管的质量比为1:2~1:5；正硅酸乙酯的加入量为氟硅烷质量的0.1~0.5倍。
7.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述固化剂为聚醚胺；苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物与新戊二醇二缩水甘油醚混合溶液和固化剂的质量比为5:1~1:1。
8.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物和新戊二醇二缩水甘油醚的质量比为5:1~1:1；氟化碳纳米管和苯乙烯/苯乙烯衍生物-双酚A二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物的质量比为0.01:1~0.05:1。
9.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述基材为玻璃、ABS、不锈钢、镁合金、铝合金。
10.如权利要求1所述一种耐久型光热实时自修复超双疏涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述蒸汽诱导相分离采用的蒸汽为水蒸汽、甲醇蒸汽、乙醇蒸汽、异丙醇蒸汽中的一种。
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