CN117160824A - 具有多层结构的复合弹性减阻涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于基材表面并经第一固化处理，形成基底层；将包含高弹性体、多酚化合物的第二基液施加于所述基底层的表面并经第二固化处理，形成高弹性层；将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于所述高弹性层的表面并经第三固化处理，形成夹心层；将包含超疏微纳米粒子、高弹性体和多酚化合物的第三基液施加于所述夹心层的表面并经第四固化处理，从而获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。本发明中的涂层具有优异的减阻效果、结合力、耐久性、腐蚀防护性、防污性等，同时制备方法具有适用范围广、大面积涂覆等优点。
Description
技术领域
本发明属于海洋涂层防护技术领域，具体涉及一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层及其制备方法与应用。
背景技术
广阔的海洋蕴藏着取之不尽的资源，然而，面对复杂苛刻的海洋环境，开发和利用海洋资源所用装备和海上运输体等都面临着各类问题。航行体在水上运动时，会与液体表面发生相对运动而产生摩擦，从而形成摩擦阻力，增加运行耗能，降低航速等。因此，通过研发新材料新技术来实现航行体的航行阻力减少具有重要的意义。目前柔性涂层减阻技术是减阻技术中重点研究方向，其减阻机制是依赖柔性效应达到抑制和吸收水压的波变，延迟层流向湍流的转捩，从而达到有效减阻效果。然而柔性减阻涂层在实际应用中，存在耐磨性差，耐腐蚀性弱，与基底粘结不牢的问题。超疏水涂层因其特殊的浸润性，不仅具有一定的减阻效果，还可以有效的减少水性腐蚀的发生，并具有较好的防污性能。然而在高的水流速度下，超疏水表面的空气层显著减少，易失去减阻效应。若要实现减阻、腐蚀防护、防污多种功能于一体，有必要对涂层进行结构化处理，分开并整合各性能要求的结构要素，以构筑出多重复合结构减阻涂层。因此多层复合结构涂层的设计与制备具有重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层的制备方法，其包括：
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于基材表面并经第一固化处理，形成基底层；
将包含高弹性体、多酚化合物的第二基液施加于所述基底层的表面并经第二固化处理，形成高弹性层；
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于所述高弹性层的表面并经第三固化处理，形成夹心层；
以及，将包含超疏微纳米粒子、高弹性体和多酚化合物的第三基液施加于所述夹心层的表面并经第四固化处理，形成弹性超疏水层，从而获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
本发明实施例还提供了一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层，所述复合弹性减阻涂层是由前述的方法制得，所述复合弹性减阻涂层包括沿指定方向依次层叠的基底层、高弹性层、夹心层及弹性超疏水层。
本发明实施例还提供了前述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层在航行体减阻防护领域中的应用。
本发明实施例还提供了一种减小航行体航行阻力的方法，其包括：至少在航行体与液体接触的表面上覆设前述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的多层结构的复合弹性减阻涂层，其中高弹性层的存在可以提供有效的减阻性能，表面的弹性超疏水层可以提供有效的腐蚀防护性和防污性，中间层和基底层不仅可以提升层间结合力，还可以提供腐蚀阻隔，提升涂层的腐蚀防护性能，此外通过分别在基底层、夹心层和弹性层中分别添加硅烷偶联剂和多酚化合物，以促进层间的交联结合，使得基底、弹性层以及高弹超疏水层的界面融合，形成一个具有多功能的有机整体；同时本发明采用的制备方法具有适用范围广、大面积涂覆等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一典型实施方案中具有多层结构的复合弹性减阻涂层的结构示意图。
附图标记：1-基底层，2-高弹性层，3-夹心层，4-弹性超疏水层。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层的制备方法包括：
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于基材表面并经第一固化处理，形成基底层；
将包含高弹性体、多酚化合物的第二基液施加于所述基底层的表面并经第二固化处理，形成高弹性层；
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于所述高弹性层的表面并经第三固化处理，形成夹心层；
以及，将包含超疏微纳米粒子、高弹性体和多酚化合物的第三基液施加于所述夹心层的表面并经第四固化处理，形成弹性超疏水层，从而获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
在一些优选实施方案中，所述复合弹性减阻涂层的制备方法具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第一基液施加于基材的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述基底层。
在一些优选实施方案中，所述复合弹性减阻涂层的制备方法具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第二基液施加于所述基底层的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述高弹性层。
在一些优选实施方案中，所述复合弹性减阻涂层的制备方法具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第一基液施加于所述高弹性层的表面并于室温固化处理4~6h，形成所述夹心层。
在一些优选实施方案中，所述复合弹性减阻涂层的制备方法具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第三基液施加于所述夹心层的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述弹性超疏水层。
在一些优选实施方案中，所述超疏微纳米粒子的制备方法包括：将微纳米粒子、氨水、硅酸四乙酯、疏水处理改性剂与水混合反应6~24h，制得所述超疏微纳米粒子；其中，所述疏水处理改性剂包括烷基硅氧烷、烷基氯硅烷、氟烷基硅氧烷、烷基有机硅烷、全氟烷基有机硅烷中的任意一种或两种以上的组合。
进一步地，所述疏水处理改性剂包括碳链长度大于6的长链烷基有机硅烷或全氟烷基有机硅烷，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述超疏微纳米粒子为化学基团改性后的微纳米粒子，所述微纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、云母粉、硅藻土、凹凸棒土、高岭土中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述胶黏剂树脂包括聚氨酯、氟化改性环氧树脂、环氧富锌底漆、丙烯酸聚氨酯漆、氨基有机硅树脂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述高弹性体包括高弹有机硅树脂、高弹聚脲、高弹聚氨酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，和/或，所述多酚化合物包括多巴胺、异黄酮、儿茶酚、白黎芦醇、没食子酸中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述超疏微纳米粒子包括微米粒子及纳米粒子，其中，所述微米粒子的粒径为1μm~30μm，所述纳米粒子的粒径为10nm~100nm；所述微米粒子与纳米粒子的质量比为1~5：10~5。
在一些优选实施方案中，所述第一基液包括胶黏剂树脂、固化剂、稀释剂及硅烷偶联剂，其中，所述第一基液中胶黏剂树脂、固化剂、稀释剂与硅烷偶联剂的质量比为10~20:2~0.5:2~10:0.6~2。
进一步地，所述稀释剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、DMF、乙醇、甲苯、二甲苯、芳烃油中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步地，所述固化剂包括脂肪族多胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、脂环族胺类固化剂、聚醚胺类固化剂中的任意一种。
在一些优选实施方案中，所述第二基液包括高弹性体、多酚化合物及溶剂，其中，所述第二基液中高弹性体、多酚化合物与溶剂的质量比为20~40: 0.6~2 :2~10。
进一步地，所述多酚类化合物包括多巴胺、异黄酮、儿茶酚、白黎芦醇、没食子酸、单宁酸中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步地，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚、甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述第三基液包括超疏微纳米粒子、高弹性体、多酚化合物及溶剂，其中，所述第三基液中超疏微纳米粒子、高弹性体、多酚化合物与溶剂的质量比为1~5：30~40：0.6~2：15~30。
进一步地，所述多酚类化合物包括多巴胺、异黄酮、儿茶酚、白黎芦醇、没食子酸、单宁酸中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步地，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚、甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述基材包括钢基材、铝合金基材、铜合金基材中的任意一种，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层，所述复合弹性减阻涂层是由前述的方法制得，所述复合弹性减阻涂层包括沿指定方向依次层叠的基底层、高弹性层、夹心层及弹性超疏水层。
在一些优选实施方案中，所述基底层的厚度为20~60μm。
在一些优选实施方案中，所述高弹性层的厚度为0.3~0.5mm。
在一些优选实施方案中，所述夹心层的厚度为20~60μm。
在一些优选实施方案中，所述弹性超疏水层的厚度为0.2~0.3mm。
在一些较为具体的实施方案中，所述具有多层结构的复合弹性减阻涂层的结构示意图如图1所示，其包括：依次形成于基材表面的基底层1、高弹性层2、夹心层3及弹性超疏水层4。
本发明旨在发明一种既具有高弹性又具有超疏水性的多层复合结构涂层，以高弹性提供减阻，以超疏水性提供腐蚀防护和防污性能。通过在各个功能结构层中加入可以交联反应的硅烷偶联剂和多酚化合物，实现上下层间的强结合，使所构筑的多层结构形成一个有机的整体。所提供的复合弹性减阻涂层具有显著的减阻效果，还具有优异的结合力、耐久性、腐蚀防护性、防污性等特点，同时本发明采用的制备方法具有适用范围广、大面积涂覆等优点。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层在航行体减阻防护领域中的应用。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种减小航行体航行阻力的方法，其包括：至少在航行体与液体接触的表面上覆设前述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺、3wt.% KH550溶于二甲苯，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h，形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏二氧化硅微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯和3 wt.%单宁酸，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
实施例2
（1）将70 wt.%单组分的聚氨酯底漆、3wt.% KH560溶于乙酸丁酯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h，形成基底层；
（2）将80 wt.%单组分高弹聚脲、3 wt.%儿茶酚溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%二氧化硅纳粒子（30 nm）、2 wt.%硅藻土微米粒子（中位粒径15μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏硅藻土微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60 wt.%单组分高弹聚脲、3 wt.%儿茶酚，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
实施例3
（1）将70 wt.% 氟化改性环氧树脂、7 wt.%环氧固化剂和5wt.%巯基丙基三甲氧基硅烷溶于乙酸丁酯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h，形成基底层；
（2）将75 wt.%单组分高弹有机硅树脂、3 wt.%多巴胺溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%二氧化钛纳米粒子（20 nm）、2 wt.%高岭土微米粒子（10 μm）、10wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基氯硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏高岭土微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入70wt.%单组分高弹聚脲和3 wt.%多巴胺，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
实施例4
（1）将70 wt.%氨基有机硅树脂、7 wt.%二乙烯三胺、3wt.% KH590溶于甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理6h，形成基底层；
（2）将80 wt.%单组分高弹聚脲、3 wt.%白藜芦醇溶于甲苯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理6h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%碳纳米管粒子（粒径~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（粒径~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（烷基氯硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏微纳米粒子，通过超声分散于甲苯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入50 wt.%单组分高弹有机硅树脂、3 wt.%白藜芦醇，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
实施例5
（1）将70 wt.%丙烯酸聚氨酯、3 wt.%异氟尔酮二异氰酸酯、3wt.% 乙烯基三乙氧基硅烷溶于丙二醇甲醚中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理6h，形成基底层；
（2）将80 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%异黄酮溶于丙二醇甲醚中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理6h形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%碳纳米管粒子（粒径~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子 （粒径~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（烷基氯硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏微纳米粒子；
（5）将6 wt.%的步骤（4）所获超疏微纳米粒子，通过超声分散于丙二醇甲醚溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%异黄酮，机械搅拌30min获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
对比例1
方法同实施例1，不同之处在于缺少基底层和夹心层。
（1）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第一基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h形成第一弹性层；
（2）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超双疏二氧化硅微纳米粒子。
（3）将5wt.%的步骤（2）所获超双疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯和3 wt.%单宁酸，机械搅拌30 min获得第二基液。
（4）将第二基液原位刷涂在步骤（1）所述的第一弹性层表面，在室温下固化处理24h后，即可获得复合弹性涂层。
性能表征：所制备的复合涂层与基底间的结合力很差，易整体脱落。
对比例2
方法同实施例1，不同之处在于缺少夹心层。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺、3wt.% KH550溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h形成高弹性层；
（3）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏二氧化硅微纳米粒子。
（4）将5wt.%的步骤（3）所获超疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯和3 wt.%单宁酸，机械搅拌30 min获得第三基液。
（5）将第三基液原位刷涂在步骤（2）所述的高弹性层表面，在室温下固化处理24h后，即可获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层的弹性层与表面层结合差，表面层易整体脱落。
对比例3
方法同实施例1，不同之处在于缺少弹性超疏水层。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺、3wt.% KH550溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h形成弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的弹性层，在室温下固化处理12h形成表面层，由此获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层不具备腐蚀防护性和防污性，减阻效果差。
对比例4
方法同实施例1，不同之处在于缺少高弹性层。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%固化剂溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h形成基底层；
（2）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏二氧化硅微纳米粒子。
（3）将5wt.%的步骤（2）所获超疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯和3 wt.%单宁酸，机械搅拌30 min获得第二基液。
（4）将第二基液原位刷涂在步骤（1）所述的基底层表面，在室温下固化处理24h后，即可获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层，弹性较差，减阻效果差。
对比例5
方法同实施例1，不同之处在于缺少超疏微纳米粒子。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺、3wt.% KH550溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h形成夹心层。
（4）将60wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸、乙酸乙酯溶液混合，机械搅拌30min获得第三基液。
（5）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，即可获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层，疏水性差，减阻效果差。
对比例6
方法同实施例1，不同之处在于缺少硅烷偶联剂。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h，形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯、3 wt.%单宁酸溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏二氧化硅微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯和3 wt.%单宁酸，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层，疏水性差，减阻效果差。
对比例7
方法同实施例1，不同之处在于缺少多酚化合物。
（1）将70 wt.%环氧富锌底漆、7 wt.%聚酰胺、3wt.% KH550溶于二甲苯中，得到第一基液；将该基液刷涂在钢基材表面，并于室温固化处理12h，形成基底层；
（2）将90 wt.%单组分高弹聚氨酯溶于乙酸乙酯中，通过机械搅拌均匀，获得第二基液；将该基液原位刷涂在上述基底层表面，在室温下固化处理24h，形成高弹性层；
（3）将第一基液刷涂在上述的高弹性层，在室温下固化处理12h，形成夹心层；
（4）依次将2 wt.%二氧化硅纳米粒子（~30 nm）、2 wt.%二氧化硅微米粒子（~10 μm）、10 wt.%氨水、5 wt.%去离子水、5 wt.%硅酸四乙酯、2 wt.%疏水处理改性剂（全氟烷基有机硅烷）加入到无水乙醇中，连续机械搅拌反应8h，反应结束后，将溶液旋蒸干燥，获得超疏二氧化硅微纳米粒子。
（5）将5wt.%的步骤（4）所获超疏二氧化硅微纳米粒子，通过超声分散于乙酸乙酯溶液中，机械搅拌10 min后，继续加入60wt.%单组分高弹聚氨酯，机械搅拌30 min，获得第三基液。
（6）将第三基液原位刷涂在步骤（3）所述的夹心层表面，在室温下固化处理24h后，获得复合涂层。
性能表征：所制备的复合涂层，疏水性差，减阻效果差。
本发明对比例以及实施例中提供的复合涂层进行性能测试，其中附着力测试标准为GB/T5210-2006，硬度测试标准为GB/T6739-2006，盐雾实验测试标准GB/T10125-1997。具体测试结果如下表1所示：
表1 实施例1-3及对比例1-7中制备的涂层的性能
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层的制备方法，其特征在于，包括：
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于基材表面并经第一固化处理，形成基底层；
将包含高弹性体、多酚化合物的第二基液施加于所述基底层的表面并经第二固化处理，形成高弹性层；
将包含胶黏剂树脂、硅烷偶联剂的第一基液施加于所述高弹性层的表面并经第三固化处理，形成夹心层；
以及，将包含超疏微纳米粒子、高弹性体和多酚化合物的第三基液施加于所述夹心层的表面并经第四固化处理，形成弹性超疏水层，从而获得具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第一基液施加于基材的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述基底层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第二基液施加于所述基底层的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述高弹性层。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第一基液施加于所述高弹性层的表面并于室温固化处理4~6h，形成所述夹心层。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：采用喷涂或刷涂的方式将第三基液施加于所述夹心层的表面并于室温固化处理12~24h，形成所述弹性超疏水层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超疏微纳米粒子的制备方法包括：将微纳米粒子、氨水、硅酸四乙酯、疏水处理改性剂与水混合反应6~24h，制得所述超疏微纳米粒子；其中，所述疏水处理改性剂包括烷基硅氧烷、烷基氯硅烷、氟烷基硅氧烷、烷基有机硅烷、全氟烷基有机硅烷中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述超疏微纳米粒子为化学基团改性后的微纳米粒子，所述微纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、云母粉、硅藻土、凹凸棒土、高岭土中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述超疏微纳米粒子包括微米粒子及纳米粒子，其中，所述微米粒子的粒径为1μm~30μm，所述纳米粒子的粒径为10nm~100nm；所述微米粒子与纳米粒子的质量比为1~5：10~5；
和/或，所述胶黏剂树脂包括聚氨酯、氟化改性环氧树脂、环氧富锌底漆、丙烯酸聚氨酯漆、氨基有机硅树脂中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述高弹性体包括高弹有机硅树脂、高弹聚脲、高弹聚氨酯中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述多酚化合物包括多巴胺、异黄酮、儿茶酚、白黎芦醇、没食子酸中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一基液包括胶黏剂树脂、固化剂、稀释剂及硅烷偶联剂，其中，所述第一基液中胶黏剂树脂、固化剂、稀释剂与硅烷偶联剂的质量比为10~20:2~0.5:2~10:0.6~2；
和/或，所述第二基液包括高弹性体、多酚化合物及溶剂，其中，所述第二基液中高弹性体、多酚化合物与溶剂的质量比为20~40: 0.6~2 :2~10；
和/或，所述第三基液包括超疏微纳米粒子、高弹性体、多酚化合物及溶剂，其中，所述第三基液中超疏微纳米粒子、高弹性体、多酚化合物与溶剂的质量比为1~5：30~40：0.6~2：15~30；
和/或，所述基材包括钢基材、铝合金基材、铜合金基材中的任意一种。
8.一种具有多层结构的复合弹性减阻涂层，其特征在于，所述复合弹性减阻涂层是由权利要求1-7中任一项所述的方法制得，所述复合弹性减阻涂层包括沿指定方向依次层叠的基底层、高弹性层、夹心层及弹性超疏水层。
9.根据权利要求8所述的复合弹性减阻涂层，其特征在于：所述基底层的厚度为20~60μm，所述高弹性层的厚度为0.3~0.5mm，所述夹心层的厚度为20~60μm，所述弹性超疏水层的厚度为0.2~0.3mm。
10.权利要求8或9所述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层在航行体减阻防护领域中的应用。
11.一种减小航行体航行阻力的方法，其特征在于，包括：至少在航行体与液体接触的表面上覆设权利要求8或9所述的具有多层结构的复合弹性减阻涂层。
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