CN116082895A - 一种柔性纤维阵列涂层及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性纤维阵列涂层，所述柔性纤维阵列涂层为毛细纤维阵列涂层，由涂层基底和毛细纤维组成。所述柔性纤维列阵涂层用于制备的水下防污涂层或纤维列阵减阻涂层。本发明的柔性纤维列阵涂层中的毛细纤维能够将在水中捕获的流体能量并转换成主动清扫黏附于涂层基底表面污染物的动能和恢复原位的弹性势能，实现柔性纤维列阵涂层一边捕获能量，一边进行涂层基底表面主动自清洁，一边毛细纤维又能恢复原位的循环过程；其制备方法简单，所用高分子预聚液的原料对环境和生物无害，安全无毒，满足目前新型防污涂层要实现对环境友好的要求；同时具有高耐磨损性，能够长期抵御污染物覆盖，大幅度降低更换涂层的频率，节省生产及更换成本。
Description
技术领域
本发明涉及水下防污涂层技术领域，尤其涉及一种柔性纤维阵列涂层及其制备方法和用途。
背景技术
随着海洋运输和各种海上作业越来越频繁，海洋污损问题愈发严峻，尤其是海洋环境非常复杂，存在大量的海洋无损生物，如各种细菌、海藻、贝类、以及藤壶等等，这些生物一旦附着在舰船上，会增加舰船的航行阻力并且还会腐蚀舰船表面，因此发展海洋防污涂层技术变得愈发迫切。随着关于海洋防污涂层研究的深入，目前的海洋防污涂层已经基本摆脱了对于环境有害的防污涂层，都在大力朝着环境友好的新型防污涂层发展。现有技术中自清洁涂层主要为被动式的，可分为以下几类：
1)污损抵抗型涂层：即抑制或者阻止海洋生物在表面生长，一般是亲水性的高分子材料，如聚乙二醇(PEG)、两性离子、多糖、水凝胶等。如专利CN 107434843 B公开了一种含双亲链段硅烷偶联剂的制备方法及其应用，将聚乙二醇亲水单体、含氟疏水单体与含双键硅烷偶联剂在反应体系中进行自由基聚合。此种链段的存在虽然能够有效增强污损释放型防污涂层对生物膜形成过程的防御抵抗，对海洋生物无毒，具有环保性。但是这类含亲水性单体的防污涂层在真实海洋环境中会发生溶胀，力学性能不足，其次这种被动式的抵抗型防污涂层也很难抵抗海洋环境中的污泥等无机物的覆盖，从而使得其表面化学功能被覆盖而失效。
2)污损释放型涂层：即通过水流冲刷从而降低海洋生物与表面的黏附，一般是由一些低表面能的如有机硅、含氟聚合物等材料制备。如专利CN 107936831 B公开了一种亲水改性的污损释放型海洋防污涂料及其制备方法，用N-乙烯吡咯烷酮单体用自由基聚合或RAFT聚合方法合成PVP-聚丙烯酸酯共聚物或PVP-OH均聚物，将其交联在聚二甲基硅氧烷网络中，涂敷在基体表面，获得了亲水改性的污损释放型防污涂层。此亲水改性防污涂层的防污效果虽然比纯的聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层的防污效果有了大幅度提高，但是这类涂层往往需要很高的流速才能实现自清洁，水流的利用率不高，并且当污染物的尺寸小于表面粘性底层时，水动力自清洁将失效。同时，有机硅防污材料经过多年的研究，附着力等应用性能虽得到提高，但仍存在机械强度低、表面易划伤破损、长期使用后易开裂等问题。
3)仿生防污涂层：这类防污涂层是目前的研究前沿，自然界中如海洋中的鲨鱼、海豚以及陆地上的荷叶、猪笼草等生物，其表面都具有防污功能，这些都启发着人们去研发新型的防污涂层技术。这类新型的生物启发的防污表面大部分也是被动的为主，如专利CN109733012A公开了一种基于仿生强韧化结构的防污材料及其制备方法，基于仿生强韧化结构的防污材料为纤维-有机硅复合材料，纤维层按纤维方向垂直交叠形成多层仿螺壳纤维结构，既具备有机硅防污材料的防污特性，又具备较高的机械强度。但是此类防污涂层一般是模仿生物表面的结构，也不能对海洋环境中的高附着性生物(如藤壶等)进行长期有效抵抗，结构很容易被这些固体颗粒物给覆盖或划伤。
4)超疏水自清洁涂层：是将表面微纳米结构与疏水涂层相结合，将超疏水涂层置于水下时，其表面会滞留一层空气，该空气层是超疏水涂层技术实现水下防污的关键，如专利CN113956521A公开了一种超疏水防污减阻材料制备方法，采用树脂或橡胶等高分子原料通过包括3D微纳打印、模板压印、精密机械加工、精密微电铸和精密微电解的方法制备仿生“爪形”结构基体，然后，用化学镀与电沉积相结合的方法对基体表面进行金属化并形成“毫米-微米-纳米”的多级结构，使其在水中可形成空气层，达到超疏水效果，进而实现防污和减阻功能。但是在真实的海洋环境中，往往会伴随着高的水压，并且部分水域甚至会存在空气不饱和状态，从而导致超疏水表面滞留的空气层不能长久的维持在表面。另外真实海洋环境中还伴随着大量的固体颗粒状污染物，这些颗粒状污染物对于表面的吸附往往是不可避免的，随着时间的推移，超疏水涂层表面也会被这些固体颗粒状污染物给污染，随着固体颗粒状污染物在超疏水表面的不断的积累，最终会将超疏水表面的微结构给填平，从而彻底覆盖超疏水表面，使得超疏水表面彻底失效。
5)润滑液浸润的多孔表面(SLIPS)涂层：是将多孔结构与润滑液相结合，在涂层表面形成一层润滑层。如专利CN 110305558 A公开了一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层及其制备工艺，涂层由有机成膜物质和微米级填料组成，其中有机成膜物质质量占比40-60％，包括环氧树脂10-21％、环氧改性有机硅树脂15-26％、聚酰胺树脂6-13％、润湿分散剂4-7％；微米级填料为石墨10-20％，碳化硅16-30％，聚四氟乙烯10-25％组合。这种技术实现水下防污的关键在于表面的润滑层，因此表面润滑层的寿命很关键，一般情况下，这种技术表面的润滑层依靠体相的补充，但是体相的补充往往是有限的，并且在水下或者船舶航行，表面往往会遭受到高剪切的水流，这会加速润滑液的消耗，因此SLIPS涂层技术在水下的寿命也很短暂。另外，这种涂层也很难抵抗海洋环境中固体颗粒状污染物的吸附，随着时间的推移，这种涂层表面也会被固体颗粒污染物完全覆盖，从而彻底失效。
总之，现有技术中的自清洁涂层技术多为被动式，都是在表面形成一种阻挡层，但是这种被动式的涂层技术都不能抵抗真实环境中各种外场的干扰，从而最终都会被固体污染物给完全覆盖从而失效。
基于上述现有技术的情况，寻找一种主动自清洁，能够在真实环境中抵抗外场的干扰，实现自动清洁的同时还能够长期抵御海洋污染物覆盖的涂层成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种柔性纤维阵列涂层，所述柔性纤维阵列涂层为毛细纤维阵列涂层，所述毛细纤维列阵涂层由涂层基底和毛细纤维组成，所述毛细纤维用于捕获外场的流体能量，实现柔性纤维阵列涂层基底表面的主动自清洁。
进一步地，所述毛细纤维列阵涂层中毛细纤维的直径为0.1mm-2mm，各毛细纤维的直径可相同或不同。
进一步地，所述毛细纤维列阵涂层中毛细纤维的高度为0.5mm-5cm，各毛细纤维的高度可相同或不同。
进一步地，所述毛细纤维列阵涂层中毛细纤维的间距为0.1mm及以上，各毛细纤维的间距可相同或不同。
本发明还提供一种柔性纤维列阵涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1：组装毛细管得到毛细纤维阵列模板，即通过不同内径的毛细管以及调控毛细管之间的间距和排列从而可以得到不同间距、排列以及不同内径毛细纤维的毛细纤维阵列模板；
S2：配置高分子预聚液，所述高分子预聚液为用于制备毛细纤维阵列涂层的材料；
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板插入S2配置的高分子预聚液中，由于毛细管的毛细力作用，高分子预聚液会自动向毛细纤维阵列模板中的毛细管内运动；
S4：高分子预聚液在毛细管中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的高分子预聚液进行聚合，获得毛细纤维阵列凝胶；
S5：将毛细纤维阵列模板从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层，即柔性纤维列阵涂层。
进一步地，所述S2中高分子预聚液是以主剂与辅剂为原料制得的混合物。
进一步地，所述S2中高分子预聚液为聚乙烯醇(PVA)预聚液、聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚液、聚丙烯酸丁酯(PBA)预聚液、海藻酸钠预聚液中的一种。
进一步地，所述主剂为聚乙烯醇(PVA)、带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷、丙烯酸丁酯(BA)单体、海藻酸钠中的一种或多种。
进一步地，所述辅剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、带有氢基的聚二甲基硅氧烷、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、2,2-二乙氧基苯乙酮(DEOP)、水中的一种或多种。
进一步地，所述聚乙烯醇(PVA)预聚液中主剂为聚乙烯醇(PVA)，辅剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，所述聚乙烯醇(PVA)占聚乙烯醇(PVA)预聚液的质量百分比为5-13％。
进一步地，所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚液中主剂为带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷，辅剂为带有氢基的聚二甲基硅氧烷，所述带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷与带有氢基的聚二甲基硅氧烷的质量比为5-20：1。
进一步地，所述聚丙烯酸丁酯(PBA)预聚液中主剂为丙烯酸丁酯(BA)单体，辅剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和2,2-二乙氧基苯乙酮(DEOP)，所述EGDMA占BA单体的质量百分比为0.1-1％，所述DEOP占BA单体的质量百分比为0.1-1％。
进一步地，所述海藻酸钠预聚液中主剂为海藻酸钠，辅剂为水，所述海藻酸钠占水的质量百分比为1-5％。
进一步地，所述S4中的聚合为冷冻聚合、热聚合、紫外光聚合或离子交联聚合中的一种。
本发明还提供前述柔性纤维列阵涂层的用途，例如，提供利用前述柔性纤维列阵涂层制备的水下防污涂层或纤维列阵减阻涂层。
进一步地，所述水下防污涂层为船体防污涂层、海洋设备表面的防污涂层。
进一步地，所述纤维列阵减阻涂层为所述柔性纤维列阵涂层优化所得。
其中，所述柔性纤维列阵涂层用于水下防污涂层中的主动自清洁过程为：
1)将柔性纤维列阵涂层置于流动的水中，柔性纤维列阵涂层上的毛细纤维充当流体能量捕捉器，为能量的媒介，可以捕获外层湍流的能量，将外层湍流中的能量转换成毛细纤维的动能和弹性势能，自身产生屈曲变形；
2)当柔性纤维列阵涂层中的毛细纤维产生屈曲运动之后，毛细纤维又充当清洁的执行器，利用自身的动能向被水中生物或颗粒物污染的涂层基底表面运动，达到主动清扫处于涂层基底表面的污染物的目的，而弹性势能又可以让毛细纤维恢复原位；
3)再次恢复原位的毛细纤维继续吸收外层湍流中的能量，即实现柔性纤维列阵涂层一边捕获能量，一边进行涂层基底表面主动自清洁，一边毛细纤维又能恢复原位的循环。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的柔性纤维列阵涂层中的毛细纤维能够将在水中捕获的流体能量转换成主动清扫黏附于涂层基底表面污染物的动能和恢复原位的弹性势能，实现柔性纤维列阵涂层一边捕获能量，一边进行涂层基底表面主动自清洁，一边毛细纤维又能恢复原位的循环过程；
2、本发明的柔性纤维列阵涂层制备方法简单，所用高分子预聚液的原料对环境和生物无害，安全无毒，满足目前新型防污涂层要实现对环境友好的要求；
3、本发明的柔性纤维列阵涂层具有高耐磨损性，能够长期抵御污染物覆盖，大幅度降低更换涂层的频率，节省生产及更换成本。
附图说明
图1为距离涂层基底表面的高度y与流速U的关系图；
图2为距离涂层基底表面的高度y与水动力FH的关系图；
图3为普通无毛细纤维的水下防污涂层表面遇污染物时的状态示意图；
图4为本发明带有柔性纤维阵列涂层的水下防污涂层基底表面遇污染物的状态示意图；
图5为本发明带有柔性纤维阵列涂层的水下防污涂层进行主动清洁污染物的状态示意图；
图6为本发明带有柔性纤维阵列涂层的水下防污涂层主动清洁污染物后的状态示意图；
图7为本发明柔性纤维阵列涂层的制备流程图；
图8为实施例1中PVA预聚液制备的流程图；
图9为实施例2中PDMS的经验分段式结构；
图10为实施例3中PBA预聚液制备的示意图；
图11为实施例4中为海藻酸钠用钙离子交联的机理示意图。
图中标号的名称如下：
1、粘性底层；2、颗粒状固体污染物；3、外层漩涡；4、毛细纤维；5、毛细管；6、毛细纤维阵列模板；7、高分子预聚液；8、柔性纤维阵列涂层；9、涂层基底；A、粘性底层低速区；B、外层湍流高速区；a’、PVA结构式；a”、NMP结构式；e、丙烯酸丁酯结构式；f、EGDMA结构式；g、DEOP结构式；h、PBA链。
具体实施方式
当涂层基底表面没有毛细纤维，水流流过被污染的涂层基底表面时，由于固液界面存在非滑移假设，即固液界面处的流速为零，距离涂层基底表面越远，流速会逐渐增加并趋于平稳，水动力也会逐渐增加并趋于平稳。如图1所示，A为粘性底层低速区，B为外层湍流高速区，随着距离涂层基底表面的高度y的增加，流速U也逐渐增加并趋于平稳；再图2所示，A为粘性底层低速区，即粘性力主导的低能区，B为外层湍流高速区，即含有漩涡的高能区，随着距离涂层基底表面的高度y的增加，水动力FH也逐渐增加并趋于平稳。
现有技术中，水下防污涂层表面没有毛细纤维的情况下，如图3所示，因此当水流流过被污染的涂层表面时，污染表面不同高度处的流速会有区别，根据流速的大小，污染表面的水流分为粘性底层1、过渡层、以及外层湍流三层。为其中粘性底层1由粘性力占主导，流速最低，在这个区域中的污染物受到的水动力最小，因此处于粘性底层1中的颗粒状固体污染物2很难直接被水流冲掉。
一般船体的航行速度为10m/s左右，此时外层湍流中的外层漩涡3流速很高，含有很高的动能，而本发明的柔性纤维阵列涂层中的毛细纤维可以充当能量的媒介，将外层漩涡3的动能利用起来，来实现水下防污涂层基底表面自清洁。
一般船体正常航行时表面粘性底层1的厚度在100微米左右，本发明柔性纤维阵列涂层的毛细纤维高度范围是0.5mm～5cm，高于粘性底层1的厚度，如图4-5所示，毛细纤维4可以直接与高能的外层漩涡3接触，进而捕获外层漩涡3的动能，自身产生屈曲变形，转换成主动清扫颗粒状固体污染物2的动能和恢复原位的弹性势能，将颗粒状固体污染物2清除，最终实现柔性纤维列阵涂层一边捕获能量，一边进行涂层基底表面主动自清洁，一边毛细纤维4又能恢复原位的循环过程，如图6所示，为清洁完粘性底层1中的颗粒状固体污染物2后的毛细纤维状态示意图，继续在外层湍流中捕获外层漩涡3的动能。
以下为具体柔性纤维阵列涂层制备的实施例：
实施例1
如图7所示，本实施例制备的柔性纤维阵列涂层8为毛细纤维阵列涂层，由涂层基底9和毛细纤维4组成。所述柔性纤维列阵涂层中毛细纤维4的直径范围为0.1mm～2mm，各毛细纤维的直径可相同或不同；毛细纤维4的高度范围为0.5mm～5cm，各毛细纤维的高度可相同或不同；毛细纤维4的间距为0.1mm及以上，各毛细纤维的间距可相同或不同。
本实施例柔性纤维阵列涂层8的制备方法如下：
S1：组装毛细管5得到毛细纤维阵列模板6，即通过不同内径的毛细管5以及调控毛细管5之间的间距和排列从而可以得到具有不同间距、排列以及不同直径毛细管5的毛细纤维阵列模板6；
S2：配置高分子预聚液7，所述高分子预聚液7为用于制备柔性纤维阵列涂层的材料，所述高分子预聚液为聚乙烯醇(PVA)预聚液，是以主剂与辅剂为原料制得的混合物，其中，主剂为聚乙烯醇(PVA)，辅剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，所述聚乙烯醇(PVA)占聚乙烯醇(PVA)预聚液的质量百分比为8％。将PVA加入到NMP中，加热到80℃将PVA链溶解制备成高分子预聚液7，即PVA预聚液，将PVA预聚液放入真空箱中抽真空5分钟来除去气泡；
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板6插入S2配置的高分子预聚液7，即PVA预聚液中，由于毛细管5的毛细力作用，PVA预聚液会自动向毛细纤维阵列模板6中的毛细管5内运动，由图7可知，内径不同的毛细管5对于高分子预聚液7的毛细力作用是不同的，进而会产生不同高度的毛细纤维4；
S4：PVA预聚液在毛细管5中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的PVA预聚液进行冷冻聚合，为物理交联，PVA预聚液只需冷冻一次即可得到强度较高的凝胶材料，其中，聚合温度为零下20℃，聚合时间为12h，解链后的PVA在低温下自身结晶以及与NMP形成氢键而成胶，使其彻底交联，获得毛细纤维阵列凝胶；
聚合过程如图8所示，其中，a中的a’为PVA的结构式，a”为NMP的结构式，b为聚合后的毛细纤维阵列凝胶成链后的示意图，c为b’处的共振式，由图可看出，解链后的PVA在低温下自身结晶以及与NMP形成氢键，进而彻底交联获得PVA/NMP聚合物，即获得本实施例的毛细纤维阵列凝胶；
S5：将毛细纤维阵列模板6从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层8，由涂层基底9和毛细纤维4组成。
本实施例柔性纤维列阵涂层8的用途为，用于制备水下防污涂层。
实施例2
如图7所示，本实施例制备的柔性纤维阵列涂层8为毛细纤维阵列涂层，由涂层基底9和毛细纤维4组成。所述柔性纤维列阵涂层中毛细纤维4的直径范围为0.1mm～2mm，各毛细纤维的直径可相同或不同；毛细纤维4的高度范围为0.5mm～5cm，各毛细纤维的高度可相同或不同；毛细纤维4的间距为0.1mm及以上，各毛细纤维的间距可相同或不同。
本实施例柔性纤维阵列涂层8的制备方法如下：
S1：组装毛细管5得到毛细纤维阵列模板6，即通过不同内径的毛细管5以及调控毛细管5之间的间距和排列从而可以得到具有不同间距、排列以及不同直径毛细管5的毛细纤维阵列模板6；
S2：配置高分子预聚液7，所述高分子预聚液7为用于制备毛细纤维阵列涂层的材料，所述高分子预聚液7为聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚液，是以主剂与辅剂为原料制得的混合物，其中，所述主剂与辅剂的质量比为10:1，所述主剂为带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷，所述辅剂为带有氢基的聚二甲基硅氧烷。将带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷加入到带有氢基的聚二甲基硅氧烷中，乙烯基可与硅氢键发生氢化硅烷化反应，从而形成三维网络结构，制备成高分子预聚液7，即聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚液，将PDMS预聚液放入真空箱中抽真空5分钟来除去气泡；其中，如图9所示，为PDMS的经验分段式结构；
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板6插入S2配置的高分子预聚液7，即PDMS预聚液中，由于毛细管5的毛细力作用，PDMS预聚液会自动向毛细纤维阵列模板6中的毛细管5内运动，由图7可知，内径不同的毛细管5对于高分子预聚液7的毛细力作用是不同的，进而会产生不同高度的毛细纤维4；
S4：PDMS预聚液在毛细管5中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的PDMS预聚液进行热聚合，其中，聚合温度为80℃，聚合时间为6h，获得毛细纤维阵列凝胶；
S5：将毛细纤维阵列模板6从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层8，由涂层基底9和毛细纤维4组成。
本实施例柔性纤维列阵涂层8的用途为，用于制备水下防污涂层。
实施例3
如图7所示，本实施例制备的柔性纤维阵列涂层8为毛细纤维阵列涂层，由涂层基底9和毛细纤维4组成。所述柔性纤维列阵涂层中毛细纤维4的直径范围为0.1mm～2mm，各毛细纤维的直径可相同或不同；毛细纤维4的高度范围为0.5mm～5cm，各毛细纤维的高度可相同或不同；毛细纤维4的间距为0.1mm及以上，各毛细纤维的间距可相同或不同。
本实施例柔性纤维阵列涂层8的制备方法如下：
S1：组装毛细管5得到毛细纤维阵列模板6，即通过不同内径的毛细管5以及调控毛细管5之间的间距和排列从而可以得到具有不同间距、排列以及不同直径毛细管5的毛细纤维阵列模板6；
S2：配置高分子预聚液7，所述高分子预聚液7为用于制备毛细纤维阵列涂层的材料，所述高分子预聚液7为聚丙烯酸丁酯(PBA)预聚液，是以主剂与辅剂为原料制得的混合物，所述主剂为主剂为丙烯酸丁酯(BA)单体，所述辅剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和2,2-二乙氧基苯乙酮(DEOP)，所述EGDMA占丙烯酸丁酯(BA)单体的质量百分比为1％，所述DEOP占丙烯酸丁酯(BA)单体的质量百分比为1％。其中EGDMA为交联剂，DEOP为光引发剂，由于BA单体为液体，可以直接根据需求吸取相应质量的单体，然后再按照单体质量1％吸取交联剂和光引发剂的量，直接混合后，制备成高分子预聚液7，即聚丙烯酸丁酯(PBA)预聚液；如图10所示，e为丙烯酸丁酯的结构式，f为EGDMA的结构式，g为DEOP的结构式。
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板6插入S2配置的高分子预聚液7，即PBA预聚液中，由于毛细管5的毛细力作用，PBA预聚液会自动向毛细纤维阵列模板6中的毛细管5内运动，由图7可知，内径不同的毛细管5对于高分子预聚液7的毛细力作用是不同的，进而会产生不同高度的毛细纤维4；
S4：PBA预聚液在毛细管5中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的PBA预聚液进行紫外光聚合，聚合时间为1h，如图10所示，BA单体、EGDMA在紫外光照射和光引发剂引发的情况下，BA单体变为PBA链，为图10中的h，同时与EGDMA聚合成网状结构，即毛细纤维阵列凝胶；
S5：将毛细纤维阵列模板6从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层8，由涂层基底9和毛细纤维4组成。
本实施例柔性纤维列阵涂层8的用途为，用于制备水下防污涂层。
实施例4
如图7所示，本实施例制备的柔性纤维阵列涂层8为毛细纤维阵列涂层，由涂层基底9和毛细纤维4组成。所述柔性纤维列阵涂层中毛细纤维4的直径范围为0.1mm～2mm，各毛细纤维的直径可相同或不同；毛细纤维4的高度范围为0.5mm～5cm，各毛细纤维的高度可相同或不同；毛细纤维4的间距为0.1mm及以上，各毛细纤维的间距可相同或不同。
本实施例柔性纤维阵列涂层8的制备方法如下：
S1：组装毛细管5得到毛细纤维阵列模板6，即通过不同内径的毛细管5以及调控毛细管5之间的间距和排列从而可以得到具有不同间距、排列以及不同直径毛细管5的毛细纤维阵列模板6；
S2：配置高分子预聚液7，所述高分子预聚液7为用于制备毛细纤维阵列涂层的材料，所述高分子预聚液7为海藻酸钠预聚液，是以主剂与辅剂为原料制得的混合物，所述主剂为海藻酸钠，所述辅剂为水，所述海藻酸钠占水的质量百分比为2％，将主剂与辅剂混合后，即为海藻酸钠预聚液；
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板6插入S2配置的高分子预聚液7，即海藻酸钠预聚液中，由于毛细管5的毛细力作用，海藻酸钠预聚液会自动向毛细纤维阵列模板6中的毛细管5内运动，由图7可知，内径不同的毛细管5对于高分子预聚液7的毛细力作用是不同的，进而会产生不同高度的毛细纤维4；
S4：海藻酸钠预聚液在毛细管5中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的海藻酸钠预聚液进行离子交联聚合，即将整体泡入氯化钙的水溶液中进行离子交联(氯化钙水溶液的浓度为0.1mol/L)，浸泡15分钟之后，海藻酸钠与钙离子彻底交联，获得毛细纤维阵列凝胶，如图11所示，为海藻酸钠用钙离子交联的机理示意图，i为海藻酸钠结构式，j为海藻酸钠与钙离子交联的示意图，k为j’处的交联结构；
S5：将毛细纤维阵列模板6从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层8，由涂层基底9和毛细纤维4组成。
本实施例柔性纤维列阵涂层8的用途为，用于制备水下防污涂层。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种柔性纤维阵列涂层，其特征在于，所述柔性纤维阵列涂层为毛细纤维阵列涂层，所述毛细纤维列阵涂层由涂层基底和毛细纤维组成。
2.根据权利要求1所述的柔性纤维阵列涂层，其特征在于，所述毛细纤维的直径为0.1mm-2mm，或所述毛细纤维的高度为0.5mm-5cm，或所述毛细纤维的间距为0.1mm及以上。
3.一种权利要求1-2任一项柔性纤维列阵涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：组装毛细管得到毛细纤维阵列模板；
S2：配置高分子预聚液；
S3：将S1中获得的毛细纤维阵列模板插入S2配置的高分子预聚液中；
S4：高分子预聚液在毛细管中运动至平衡状态后，对达到平衡状态的高分子预聚液进行聚合，获得毛细纤维阵列凝胶；
S5：将毛细纤维阵列模板从聚合完全后的毛细纤维阵列凝胶上剥离，获得毛细纤维阵列涂层，即柔性纤维列阵涂层。
4.根据权利要求3所述柔性纤维阵列涂层的制备方法，其特征在于，所述S2中高分子预聚液是以主剂与辅剂为原料制得的混合物。
5.根据权利要求4所述柔性纤维阵列涂层的制备方法，其特征在于，所述S2中高分子预聚液为聚乙烯醇预聚液、聚二甲基硅氧烷预聚液、聚丙烯酸丁酯预聚液、海藻酸钠预聚液中的一种。
6.根据权利要求5所述柔性纤维阵列涂层的制备方法，其特征在于，所述主剂为聚乙烯醇、带有乙烯基活性基团的聚二甲基硅氧烷、丙烯酸丁酯单体、海藻酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述柔性纤维阵列涂层的制备方法，其特征在于，所述辅剂为N-甲基吡咯烷酮、带有氢基的聚二甲基硅氧烷、二甲基丙烯酸乙二醇酯、2,2-二乙氧基苯乙酮、水中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述柔性纤维阵列涂层的制备方法，其特征在于，所述S4中的聚合为冷冻聚合、热聚合、紫外光聚合或离子交联聚合中的一种。
9.一种权利要求1-2任一项柔性纤维列阵涂层的用途，其特征在于，所述柔性纤维列阵涂层用于制备的水下防污涂层或纤维列阵减阻涂层。
10.根据权利要求9所述柔性纤维列阵涂层的用途，其特征在于，所述水下防污涂层为船体防污涂层、海洋设备表面的防污涂层。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5870793A (en) * | 1997-05-02 | 1999-02-16 | Integrated Process Equipment Corp. | Brush for scrubbing semiconductor wafers |
| CN102051710A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-05-11 | 江苏大学 | 一种微细平直pzt压电纤维阵列的制备方法 |
| US20130183481A1 (en) * | 2010-08-23 | 2013-07-18 | Carnegie Mellon University, Center For Technology Transfer And Enterprise Creation | Micro-fiber arrays with tip coating and transfer method for preparing same |
| CN103757744A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-04-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水凝胶防污纤维、其制备方法及植入型高强度水凝胶防污涂层的制备方法 |
| US20190153255A1 (en) * | 2016-08-31 | 2019-05-23 | Northeast Petroleum University | Long-acting super-hydrophobic coating resistant to water pressure impact and preparation method thereof |
| CN112127163A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-25 | 哈尔滨工程大学 | 两性离子聚合物修饰竖直纤维海洋防污材料及其制备方法 |
| CN113800464A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-12-17 | 华南师范大学 | 一种光响应液晶弹性体纤维阵列及制备方法与应用 |
| CN114507987A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 湖北金龙新材料股份有限公司 | 一种垂直纤维阵列改性涂层织物及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5870793A (en) * | 1997-05-02 | 1999-02-16 | Integrated Process Equipment Corp. | Brush for scrubbing semiconductor wafers |
| US20130183481A1 (en) * | 2010-08-23 | 2013-07-18 | Carnegie Mellon University, Center For Technology Transfer And Enterprise Creation | Micro-fiber arrays with tip coating and transfer method for preparing same |
| CN102051710A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-05-11 | 江苏大学 | 一种微细平直pzt压电纤维阵列的制备方法 |
| CN103757744A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-04-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水凝胶防污纤维、其制备方法及植入型高强度水凝胶防污涂层的制备方法 |
| US20190153255A1 (en) * | 2016-08-31 | 2019-05-23 | Northeast Petroleum University | Long-acting super-hydrophobic coating resistant to water pressure impact and preparation method thereof |
| CN112127163A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-25 | 哈尔滨工程大学 | 两性离子聚合物修饰竖直纤维海洋防污材料及其制备方法 |
| CN113800464A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-12-17 | 华南师范大学 | 一种光响应液晶弹性体纤维阵列及制备方法与应用 |
| CN114507987A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 湖北金龙新材料股份有限公司 | 一种垂直纤维阵列改性涂层织物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HONG, F: "《Novel hybrid anti-biofouling coatings with a self-peeling and self-generated micro-structured soft and dynamic surface》", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B》, 5 May 2013 (2013-05-05) * |
| 金美花: "《 阵列聚合物纳米柱膜的超疏水性研究》", 《高等学校化学学报》, pages 1 * |
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|---|---|
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