CN113913108A - 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113913108A
CN113913108A CN202111201914.0A CN202111201914A CN113913108A CN 113913108 A CN113913108 A CN 113913108A CN 202111201914 A CN202111201914 A CN 202111201914A CN 113913108 A CN113913108 A CN 113913108A
Authority
CN
China
Prior art keywords
template
microstructure
antifouling coating
antifouling
bionic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111201914.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113913108B (zh
Inventor
王君
关宇
陈蓉蓉
孙高辉
刘琦
刘婧媛
于静
朱佳慧
刘培礼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202111201914.0A priority Critical patent/CN113913108B/zh
Publication of CN113913108A publication Critical patent/CN113913108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113913108B publication Critical patent/CN113913108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1606—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the anti-fouling agent
    • C09D5/1612—Non-macromolecular compounds
    • C09D5/1625—Non-macromolecular compounds organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1687—Use of special additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明属于仿生材料和海洋防污涂层技术领域，提供了一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用。本发明将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板；将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到具有仿生微结构的防污涂层。本发明对具有阴形貌的模板依次进行等离子处理和脱模剂浸润，能够使预处理模板和防污涂层易于分开，使仿生微结构在防污涂层的表面被完整保留，提高了防污涂层的防污性。

Description

一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及仿生材料和海洋防污涂层技术领域，尤其涉及一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用。
背景技术
船舶涂层应用于海洋环境时，面临着多物种海洋生物的附着所导致的污损的问题。由于传统防污涂层含有有毒物质，释放后对海洋生态环境造成污染，迫切需要开发新型绿色环保型的防污涂层。
目前，新型绿色环保型防污涂层包含仿生物表面微结构的防污涂层和以生物防污剂为功能填料的防污涂层。现有仿生物表面微结构的防污涂层的表面微结构的制备方法包括光刻蚀法、等离子体刻蚀法、3D打印技术和天然膜压膜法。其中，光刻蚀法、等离子体刻蚀法和3D打印技术成本高，所获得的微结构单元单一，大规模化生产有困难，实用性差。而针对天天然膜压膜法制备微结构表面时，阴、阳膜材料低成本、高效完整还原天然膜材料也是一大困难问题。
中国专利CN111792615A公开了一种通过微结构保护的疏水材料及其制备方法和应用，公开了以光刻和湿法刻蚀获得了硅基底四棱锥微结构，该四棱锥尺寸固定，侧壁角度为125°，边长60为μm，高度为40μm，适用于大尺寸材料的制备，但该方法本身存在工艺成本高又局限结构层次的问题，无法基于结构而“修饰”其他结构，或一次性加工组装多种微结构单元。因此，研究并开发一种具备多种(层次)微结构单元表面对微结构表面的开发，实为必要。
中国专利CN104212320A公开了“一种具有抗藻类附着性能的仿生织构化材料及其制备方法”，该发明以天然物质(蟹壳或荷叶)为模板，有机硅弹性体为过渡模板，所获防污材料为有机硅改性丙烯酸聚氨酯，尽管该材料较好的还原了天然物质表面。但是，上述制备方法中阴膜和阳膜不易分离，导致防污材料的表面仿生结构不完整。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法使预处理模板和防污涂层易于分开，能够完整保留防污涂层的仿生物结构。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种具有仿生微结构的防污涂层的制备方法，包括以下步骤：
将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；
将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板；
将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到所述具有仿生微结构的防污涂层。
优选地，所述生物模板包括番泻叶。
优选地，所述第一硅橡胶溶液和第二硅橡胶溶液独立地包括有机硅树脂DC184。
优选地，所述第一聚合反应的温度为40～80℃，时间为5～12h。
优选地，所述脱模剂浸润的脱模剂包括羟基硅油和/或二甲基硅油。
优选地，所述剥离去除预处理模板后，还包括：在剥离去除预处理模板得到的剥离产物的仿生微结构表面依次组装生物胶和生物防污剂。
优选地，所述生物胶包括鼠李糖和/或壳聚糖。
优选地，所述生物防污剂包括番泻苷A。
本发明还提供了上述技术方案所述的任一项所述的制备方法得到的具有仿生微结构的防污涂层。
本发明还提供了上述技术方案所述的具有仿生微结构的防污涂层在防污领域中的应用。
本发明提供了一种具有仿生微结构的防污涂层的制备方法，包括以下步骤：将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板；将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到所述具有仿生微结构的防污涂层。本发明对具有阴形貌的模板依次进行等离子处理和脱模剂浸润，能够使预处理模板和防污涂层易于分开，使仿生微结构在防污涂层的表面被完整保留，提高了防污涂层的防污性。
进一步地，番泻叶表面具有微结构单元；所述微结构单元包括凸多面体、枣核状颗粒和锥形棒；对于凸多面体微结构单元，尺寸边长约为20μm；对于枣核状颗粒微结构单元，尺寸长轴约为10μm；对于锥形棒微结构单元，尺寸长度为50～200μm；上述微结构单元的存在提高了防污涂层的防污性能；同时，番泻叶的表面结构也使其易于与硅橡胶剥离，进一步地保证了防污涂层表面仿生物结构的完整保留。另外，番泻叶的完整剥离，有利于后续番泻苷A的提取。
进一步地，在剥离预处理模板得到的剥离产物的仿生微结构表面组装生物胶，有利于生物防污剂的组装，且后续生物防污剂不易脱落；而生物防污剂的组装，能够赋予了防污涂层物理、化学双角度防污，进一步提高了防污涂层的防污性。
进一步地，由于鼠李糖是硅藻胞外多聚物组成成分之一，提高了防污涂层的稳定性。
进一步地，由于番泻苷A具有优异的活性抗菌性，进一步提高了防污涂层的防污性。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的具有仿生微结构的防污涂层。本发明提供的具有仿生微结构的防污涂层具有优异的防污性。
本发明还提供了上述技术方案所述的具有仿生微结构的防污涂层在防污领域中的应用。由于本发明提供的具有仿生微结构的防污涂层具有优异的防污性，使其能够广泛应用于各种防污领域。
附图说明
图1为实施例1所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图2为实施例1所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图3为硅藻在实施例1所得防污涂层的附着图；
图4为实施例2所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图5为实施例2所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图6为实施例3所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图7为实施例3所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图8为实施例4所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图9为实施例4所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图10为实施例5所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图11为实施例5所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图12为实施例6所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图13为实施例6所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角；
图14为实施例7所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图15为实施例7所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。
具体实施方式
本发明提供了一种具有仿生微结构的防污涂层的制备方法，包括以下步骤：
将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；
将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板；
将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到所述具有仿生微结构的防污涂层。
在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。
本发明将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板。
在本发明中，所述生物模板优选包括番泻叶。在本发明中，所述番泻叶在使用前优选进行清洗和干燥。在本发明中，所述清洗的试剂优选包括水，本发明对所述清洗的试剂的用量和清洗的次数不做具体限定，只要能够将番泻叶表面的灰尘等去除干净即可。在本发明中，所述干燥优选包括自然风干；本发明所述自然风干的时间不做具体限定，只要能够得到干番泻叶即可。在本发明中，番泻叶表面具有微结构单元；所述微结构单元包括凸多面体、枣核状颗粒和锥形棒；对于凸多面体微结构单元，尺寸边长约为20μm；对于枣核状颗粒微结构单元，尺寸长轴约为10μm；对于锥形棒微结构单元，尺寸长度为50～200μm；上述微结构单元的存在提高了防污涂层的防污性能；同时，番泻叶的表面结构也使其易于与硅橡胶剥离，进一步地保证了防污涂层表面仿生物结构的完整保留。另外，番泻叶的完整剥离，有利于后续番泻苷A的提取。
在本发明中，所述第一硅橡胶溶液优选包括有机硅树脂DC184。在本发明中，所述有机硅树脂DC184包括有机硅树脂DC184A组分和有机硅树脂DC184 B组分；所述有机硅树脂DC184A组分和有机硅树脂DC184 B组分的质量比优选为10：(0.5～2)，进一步优选为10：1.0。在本发明中，所述第一硅橡胶溶液优选无气泡；无气泡的第一硅橡胶溶液的制备方法优选包括：将第一硅橡胶溶液进行脱泡处理。在本发明中，第一硅橡胶溶液具有优异的柔韧性，能够提高防污涂层的力学性能。
在本发明中，所述正置为叶片的近轴侧朝上放置。
在本发明中，所述将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面优选包括以下步骤：将第一硅橡胶溶液置于培养皿中，将所述生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面。
在本发明中，所述第一聚合反应的温度优选为40～80℃，进一步优选为80℃。在本发明中，所述第一聚合反应的时间优选为5～12h，进一步优选为6h。在本发明中，所述第一聚合反应优选在烘箱中进行。
本发明对所述剥离去除生物模板的操作不做具体限定，只要能够将生物模板和第一硅橡胶溶液聚合反应后的产物分开即可。
得到具有阴形貌的模板，本发明将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板。
在本发明中，所述等离子处理的设备优选为PLASMA CLEANER PDC-002等离子清洗机。在本发明中，所述等离子处理优选包括以下步骤：在出现等离子辉光后，计时1min，其他均按照仪器正常使用方法，无特殊参数说明。在本发明中，所述等离子处理能够对模板的具有阴形貌的一侧进行改性，提高模板的具有阴形貌一侧的亲水性，提高与后续脱模剂的结合性。
在本发明中，所述脱模剂浸润的脱模剂优选包括羟基硅油和/或二甲基硅油，进一步优选为羟基硅油。在本发明中，所述羟基硅油在25℃下的黏度优选为1000mm2/s。
在本发明中，所述脱模剂浸润的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温；所述脱模剂浸润的时间优选为20～24h，进一步优选为22h。
在本发明中，所述脱模剂浸润优选包括以下步骤：将等离子处理的模板浸泡在脱模剂中，进行脱模剂浸润。在本发明中，脱模剂浸润能够将脱模剂扩散到模板中，在保证模板的阴形貌结构不受影响的同时，在具有阴形貌的一侧表面形成薄薄一层隔离层，该隔离层的存在有利于后续预处理模板和防污涂层的剥离。
得到具有阴形貌的预处理模板后，本发明将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到所述具有仿生微结构的防污涂层。
在本发明中，所述第二硅橡胶溶液的种类和组成优选与上述技术方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述将对第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧优选包括以下步骤：将预处理模板置于培养皿中，具有阴形貌的一侧朝上，将所述第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧上。
在本发明中，所述第二聚合反应的温度和时间优选与上述技术方案所得第一聚合反应的参数一致，在此不再赘述。
本发明对所述剥离去除预处理模板的操作不做具体限定，只要能够将预处理模板和第二硅橡胶溶液聚合反应得到的产物分离即可。
所述剥离去除预处理模板后，本发明优选还包括：在剥离去除预处理模板得到的剥离产物的仿生微结构表面依次组装生物胶和生物防污剂。
在本发明中，所述生物胶优选包括壳聚糖和/或鼠李糖，进一步优选为鼠李糖。
在本发明中，所述组装生物胶的方式优选为浸润；所述浸润优选包括以下步骤：将所述剥离产物浸润在生物胶溶液中。在本发明中，所述生物胶溶液的溶剂优选包括水，所述水优选包括去离子水。在本发明中，所述生物胶溶液的浓度优选为0.025～0.337g/mL。在本发明中，所述浸润的温度优选为室温，所述浸润的时间优选为3～5h，进一步优选为4h。所述浸润后，本发明还包括将浸润后的剥离产物取出，进行干燥。在本发明中，所述干燥的方式优选包括风干。在本发明中，所述生物胶的组装能够将后续生物防污剂很好地结合在剥离产物上，且所用的生物胶鼠李糖和壳聚糖在海洋环境中稳定性好，生物防污剂修饰后不宜脱落、释放。
在本发明中，所述生物防污剂优选包括番泻苷A。
在本发明中，所述组装生物防污剂的方式优选为浸润；所述浸润优选包括以下步骤：将组装生物胶的剥离产物浸润在生物防污剂溶液中。在本发明中，所述生物防污剂溶液的溶剂优选包括水，所述水优选包括去离子水。在本发明中，所述生物防污剂溶液的浓度优选为0.125～0.040mg/mL。在本发明中，所述浸润的温度优选为室温，所述浸润的时间优选为30～100min，进一步优选为70min。所述浸润后，本发明还包括将浸润后的组装生物胶的剥离产物取出，进行干燥。在本发明中，所述干燥的方式优选包括风干。在本发明中，所述生物防污剂能够进一步提高防污涂层的防污性；进一步地，由于番泻苷A具有优异的活性抗菌性，进一步提高了防污涂层的防污性。
本发明提供的制备方法操作简单，易于工业化发展。
本发明还提供了上述技术方案所述的具有仿生微结构的防污涂层在防污领域中的应用。在本发明中，所述防污领域优选包括海洋防污领域。
在本发明中，当所述具有仿生微结构的防污涂层应用于海洋防污领域时，优选作为海洋设置的涂层，具体为船舶涂层、海油井涂层。
由于本发明提供的具有仿生微结构的防污涂层具有优异的防污性，使其能够广泛应用于各种防污领域。
下面结合实施例对本发明提供的一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体的液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下聚合反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图1为实施例1所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；图2为实施例1所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图1可以看出：该防污涂层具有凸多面体微结构(图1中的①)、枣核状颗粒微结构(图1中的②)、锥形棒微结构(图1中的③)。从图2可以看出：接触角为85.0°。
抗藻率：将所得具有仿生微结构的防污涂层浸入到100mL的对数生长期的双眉藻中，24h；取出后，利用Image J，通过面积计算抗藻率，即(总面积-附着硅藻的面积)/总面积。结果为：抗藻率为88.5％。
图3为硅藻在本实施例所得防污涂层的附着图。从图3可以看出：相比凸多面体微结构和枣核状颗粒微结构，锥形棒微结构具有很强的防污性能，几乎不存在任何硅藻的附着。
实施例2
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体的液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下聚合反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴膜形貌的模板；对模板的具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到剥离产物；以浓度为0.025g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后；然后用0.040mg/mL的番泻苷水溶液浸泡70min，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图4为实施例2所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；图5为实施例2所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图4可以看出：该防污涂层具有具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图5可以看出：接触角为101.0°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为91.1％。
实施例3
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下聚合反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板的具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到剥离产物；以浓度为0.100g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后；然后用0.040mg/mL的番泻苷水溶液浸泡70min，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图6为实施例3所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；图7为实施例3所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图6可以看出：该防污涂层具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图7可以看出：接触角为102.9°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为93.6％。
实施例4
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下聚合反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到剥离产物；以浓度为0.337g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后，用0.040mg/mL的番泻苷水溶液进行70min的浸润处理，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图8为实施例4所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；图9为实施例4所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图8可以看出：该防污涂层具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图9可以看出：接触角为105.3°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为95.7％。
实施例5
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板的具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到剥离产物；以浓度为0.025g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后，然后用0.125mg/mL的番泻苷水溶液进行70min的浸润处理，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图10为实施例5所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图11为实施例5所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图10可以看出：该防污涂层具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图11可以看出：接触角为106.9°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为95.1％。
实施例6
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体液面正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板的具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模型，得到剥离产物；以浓度为0.100g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后，然后用0.125mg/mL的番泻苷水溶液进行70min的浸润处理，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图12为实施例6所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图；
图13为实施例6所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图12可以看出：该防污涂层具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图13可以看出：接触角为106.2°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为98.4％。
实施例7
在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B 10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在培养皿内，在液体液面上正置生物模板番泻叶(番泻叶近轴侧朝上)，在80℃下反应6h；剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；对模板的具有阴形貌的一侧进行等离子处理，处理1min后，将其浸润在羟基硅油中，待22h后取出，得到具有阴形貌的预处理模板。
另在烧杯中加入有机硅树脂DC184A 100重量份，有机硅树脂DC184B10重量份，将二者搅拌至混匀后放入真空干燥箱内进行抽真空至无气泡，将所得液体浇筑在预处理模板的具有阴形貌的一侧上，在80℃下聚合反应6h；剥离去除预处理模板，得到剥离产物；以浓度为0.337g/mL的鼠李糖溶液浸泡剥离产物2h，取出风干后，然后用0.125mg/mL的番泻苷水溶液进行70min的浸润处理，得到具有仿生微结构的防污涂层。
图14为实施例7所得防污涂层的具有仿生微结构表面的扫描电镜图，图15为实施例7所得防污涂层的具有仿生微结构表面与水接触角。从图14可以看出：该表面具有凸多面体微结构、枣核状颗粒微结构、锥形棒微结构；从图15可以看出：接触角为94.6°。
按照实施例1的方法测试抗藻率，结果为：抗藻率为98.0％。
本发明提供的防污涂层具有极高的抗藻率，且锥形棒微结构单元具有极好的防污性能，综上，该方法展示了优异的防污效果，且其为大面积防污微结构涂层的设计提供了理论依据，辅助于良好的工程化应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有仿生微结构的防污涂层的制备方法，包括以下步骤：
将生物模板正置于第一硅橡胶溶液表面，进行第一聚合反应后，剥离去除生物模板，得到具有阴形貌的模板；
将所述模板的具有阴形貌的一侧依次进行等离子处理和脱模剂浸润，得到具有阴形貌的预处理模板；
将第二硅橡胶溶液浇筑在所述预处理模板的具有阴形貌的一侧，进行第二聚合反应后，剥离去除预处理模板，得到所述具有仿生微结构的防污涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物模板包括番泻叶。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一硅橡胶溶液和第二硅橡胶溶液独立地包括有机硅树脂DC184。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应的温度为40～80℃，时间为5～12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱模剂浸润的脱模剂包括羟基硅油和/或二甲基硅油。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剥离去除预处理模板后，还包括：在剥离去除预处理模板得到的剥离产物的仿生微结构表面依次组装生物胶和生物防污剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述生物胶包括鼠李糖和/或壳聚糖。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述生物防污剂包括番泻苷A。
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法得到的具有仿生微结构的防污涂层。
10.权利要求9所述的具有仿生微结构的防污涂层在防污领域中的应用。
CN202111201914.0A 2021-10-15 2021-10-15 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用 Active CN113913108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111201914.0A CN113913108B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111201914.0A CN113913108B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113913108A true CN113913108A (zh) 2022-01-11
CN113913108B CN113913108B (zh) 2022-06-14

Family

ID=79240587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111201914.0A Active CN113913108B (zh) 2021-10-15 2021-10-15 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113913108B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115028875A (zh) * 2022-07-12 2022-09-09 哈尔滨工程大学 一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法
CN115044086A (zh) * 2022-07-12 2022-09-13 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101537682A (zh) * 2009-03-16 2009-09-23 浙江工业大学 一种纳米颗粒辅助微模塑制备超疏水表面的方法
CN101795839A (zh) * 2007-08-27 2010-08-04 3M创新有限公司 有机硅模具及其使用
CN104212320A (zh) * 2013-06-05 2014-12-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种具有抗藻类附着性能的仿生织构化材料及其制备方法
WO2019077604A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-25 Solarpaint Ltd. FLEXIBLE MICRO-PATTERN FILM SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CN111944420A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 青岛理工大学 一种具有仿生协同效应的海洋防污涂层及其制备方法
CN112574884A (zh) * 2020-11-19 2021-03-30 深圳先进技术研究院 基于微流控技术的多功能器官芯片、制备方法及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101795839A (zh) * 2007-08-27 2010-08-04 3M创新有限公司 有机硅模具及其使用
CN101537682A (zh) * 2009-03-16 2009-09-23 浙江工业大学 一种纳米颗粒辅助微模塑制备超疏水表面的方法
CN104212320A (zh) * 2013-06-05 2014-12-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种具有抗藻类附着性能的仿生织构化材料及其制备方法
WO2019077604A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-25 Solarpaint Ltd. FLEXIBLE MICRO-PATTERN FILM SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CN111944420A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 青岛理工大学 一种具有仿生协同效应的海洋防污涂层及其制备方法
CN112574884A (zh) * 2020-11-19 2021-03-30 深圳先进技术研究院 基于微流控技术的多功能器官芯片、制备方法及其应用

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115028875A (zh) * 2022-07-12 2022-09-09 哈尔滨工程大学 一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法
CN115044086A (zh) * 2022-07-12 2022-09-13 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法
CN115028875B (zh) * 2022-07-12 2023-05-09 哈尔滨工程大学 一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法
CN115044086B (zh) * 2022-07-12 2023-08-22 哈尔滨工程大学 聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113913108B (zh) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113913108B (zh) 一种具有仿生微结构的防污涂层及其制备方法和应用
Liu et al. Research progress of environmentally friendly marine antifouling coatings
CN105855151B (zh) 一种长效疏水疏油表面处理工艺
CN102808357B (zh) 一种超疏水纸及其制备方法
CN107652887B (zh) 基于硅酮水凝胶树脂和天然防污剂的环境友好型防污材料
Zhou et al. Self-healing superwetting surfaces, their fabrications, and properties
CN109837758B (zh) 一种织物超疏水表面的制备方法
CN109806780B (zh) 一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法及其制备的油水分离膜
CN107441961A (zh) 一种超亲水pvdf油水乳液分离膜的制备方法及应用
CN103449736A (zh) 自修复超疏水聚氨酯涂层的制备方法
CN113502129B (zh) 一种透明防污贴片及其制备方法和应用
CN103952945A (zh) 一种耐磨损的超疏水滤纸的制备方法
CN109518462A (zh) 一种超亲油超疏水涂料及其制备方法和应用
CN112516975A (zh) 一种海水提铀用抗生物污损型水凝胶薄膜材料及其制备方法
CN103721579B (zh) 一种含氟微孔膜表面亲水改性方法
CN105111496B (zh) 一步法同时制备超疏水高分子材料和超疏水二氧化硅颗粒的方法
CN107287903A (zh) 一种耐沸水的可用于油水分离的超疏水织物的制备方法
CN104150787B (zh) 一种多巴胺诱导溶胶凝胶法制备高亲水化涂层的改性方法
CN113248765B (zh) 一种改性硅橡胶及其制备方法和应用
CN105061798B (zh) 超疏水线性低密度聚乙烯薄膜及其制备方法
CN104646257A (zh) 基于贝壳表面仿生的防污减阻协同效应表面的制备方法
WO2016120042A1 (en) A method for treating a surface and an article comprising a layer of microbial structures
CN108499373A (zh) 一种超亲水疏油型膜基油水分离材料的制备方法
CN107759816A (zh) 一种碳纤维复合材料的表面处理方法
CN114410151B (zh) 一种超浸润金属网膜及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant