本技术涉及超疏水涂层制备，具体涉及一种高耐磨超疏水涂层的制备方法及涂层。
背景技术：
1、超疏水涂层具有优异的拒水性能，水滴难以润湿其表面。一般将接触角大于150°且滚动角小于10°的表面定义为超疏水表面。超疏水涂层由于其优异的自清洁、防冰、防腐、减阻等特性，其在金属防腐、电力系统防冰防污及飞行器防冰等领域有广阔的应用前景。
2、目前，喷涂法由于其工艺简单、成本低廉的优点，是在实际条件下批量制备超疏水涂层的可行方法。而耐磨性不佳是目前制约超疏水涂层投入批量生产和使用的主要问题。传统的喷涂法所制备的超疏水涂层易失效的原因在于其表面的粗糙结构易遭破坏。其所使用的涂料体系由低表面能填料、成膜物质和溶剂组成。涂层表面的粗糙结构依赖于填料颗粒堆积所形成的凸起和溶剂快速蒸发所形成的孔洞。由于填料颗粒经过低表面能改性，其与成膜物质的结合力低，因此，由填料颗粒堆积形成的粗糙结构极易被破坏而使涂层失效。研究人员已从优化涂料配方和构建表面微结构的角度提高了超疏水涂层的耐磨性。专利cn112210272b公布了“一种耐磨超疏水复合材料及其制备方法”，通过将一种具有强相互粒子作用的结构稳定的由多级纳米粒子组合杂化而成的微米级粒子与环氧体系胶粘剂结合，制备一种具有微/纳米级表面结构的复合材料超疏水涂层，该方法在一定程度上提高了超疏水涂层的机械稳定性，但其涂料中所使用的端氨基超支化聚硅氧烷及acntb-sio2-偶联剂粒子制备工艺复杂，反应条件要求高，不易批量制备，且使用碳纳米管作为主要填料之一，成本较高，在实际使用中存在局限性。专利cn 115608586 b公布了“一种简单可控超耐磨超疏水表面的制备方法”，该方法先在金属基体表面喷涂有聚二甲基硅氧烷pdms与气相型疏水sio2的改性剂，再使用红外纳秒激光器对涂层表面进行烧蚀，制得规则的微米级粗糙结构，该方法可以制得表面形貌可设计的超疏水涂层，同时其机械稳定性有所提升。但使用这种方法制备超疏水涂层需要借助激光刻蚀设备，设备成本高，生产效率不佳，因此其在批量生产和设计应用中也存在较大局限性。
3、因此，在低成本、易施工的前提条件下研究得到一种制备高耐磨超疏水涂层的方法对超疏水涂层的实际应用具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的发明目的是提供一种高耐磨超疏水涂层的制备方法及涂层，其所制得的超疏水涂层具有疏水性优良、耐磨损的优点，可解决实际工况下传统超疏水涂层耐磨性不佳、易失效的问题。
2、本技术是通过如下技术方案实现的：
3、首先，本技术提供了一种高耐磨超疏水涂层的制备方法，其包括以下步骤：
4、(1)对sio2颗粒和玻璃纤维粉末进行疏水改性处理，获得疏水纳米球形sio2颗粒、疏水微米球形sio2颗粒和疏水玻璃纤维，备用；
5、上述sio2颗粒包括微米球形sio2颗粒和纳米球形sio2颗粒，他们的粒径分别为5-20μm、15-30nm；玻璃纤维的单丝直径11-17μm，长径比为20-50。
6、(2)超疏水涂料的制备：使用磁力搅拌器将环氧树脂、固化剂及乙酸乙酯与疏水纳米球形sio2、疏水微米球形sio2及疏水玻璃纤维粉末于室温下混合均匀，搅拌速度约为450r/min，搅拌时间为1.5-3h，获得超疏水涂料，备用；
7、所制备的超疏水涂料中，环氧树脂(e51)的质量分数为2.48-4.96％，固化剂(t31)质量分数为0.62-1.24％，疏水纳米球形sio2颗粒的质量分数为1.25-2.05％，疏水微米球形sio2颗粒的质量分数为1.25-2.05％，疏水玻璃纤维的质量分数为0.20-1.2％，余量为乙酸乙酯。
8、(3)将疏水纳米球形sio2颗粒、疏水微米球形sio2、疏水玻璃纤维以机械搅拌器混合均匀，搅拌速度为140-300r/min，搅拌时间为15-25min，获得疏水纤维复合粉体，备用。
9、所获得的疏水纤维复合粉体中，疏水纳米球形疏水sio2、疏水微米球形sio2及疏水玻璃纤维的质量比依次为10:6:1-1.5。
10、(4)基体的预处理：对基体表面依次使用去离子水及无水乙醇进行清洗，并烘干备用。
11、(5)涂层的制备：首先将孔径为11-850μm的筛网热压结合于基体表面；其次将步骤(2)制得的超疏水涂料喷涂于基体表面，形成超疏水涂料层；然后在喷涂完成后的10-15min内使用静电植绒技术将步骤(3)制备的疏水纤维复合粉体吸附至超疏水涂料层表面，于20-80℃条件下固化1.5-48h后制得高耐磨超疏水涂层。
12、该涂层材料固化温度广，使得涂层适用范围广。固化温度高时固化时间短；降低固化温度则需延长固化时间，但在室温下可以自然进行，不需要外加能量，更加有利于工程应用。
13、进一步的，上述步骤(1)中“疏水改性处理”的制备工艺具体为：1)将无水乙醇、1h，1h，2h，2h全氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)和氨水(质量浓度25％)按照质量比100:1-3:6混合后超声分散15-30min，获得改性剂，备用；2)将纳米球形sio2颗粒、微米球形sio2、玻璃纤维分别加入上述改性剂中，分别获得纳米球形sio2颗粒混合液(其中纳米球形sio2颗粒所占质量百分比为7.4％-10.7％)、微米球形sio2混合液(其中微米球形sio2颗粒所占质量百分比为7.4％-10.7％)和玻璃纤维混合液(其中玻璃纤维粉末所占质量百分比为7.4％-10.7％)；3)将步骤2)获得的三种混合溶液分别放入集热式磁力搅拌器中，在20-40℃条件下以约450r/min的搅拌速度持续搅拌8-14h；然后将搅拌后所得浆料放入红外干燥箱中干燥，干燥温度为55-70℃，干燥时间为8-16h，即分别获得疏水纳米球形sio2颗粒、疏水微米球形sio2、疏水玻璃纤维粉末。本步骤对玻璃纤维及二氧化硅颗粒进行氟化改性，以降低其表面能，使其具有良好的疏水性能。
14、进一步的，步骤(4)所使用的基底材料可以选择任何可与筛网(热塑性塑料)粘附的材料，如塑料、玻璃、玻璃钢或铝合金等。
15、进一步的，步骤(5)中“热压”是指：使用热压机将筛网热压结合于基体表面，在基体表面形成网格状筋条结构；热压温度为110-140℃，热压压力为3.5-5mpa，保压时间为15-30min；所述“喷涂”是指使用喷枪将步骤(2)制得的超疏水涂料喷涂于基体表面，喷涂压力为4-6bar,喷枪与基体的距离为10cm,喷枪移动速度为1.5cm/s；所述“静电植绒”是指使用静电植绒机将步骤(3)制备的疏水纤维复合粉体吸附至上述涂层表面，植绒电压为30-50kv，粉体输出量约为3-5g/min，静电植绒机移动速度为2cm/s，静电植绒机出料口与涂层距离为10-15cm。所获得的涂层厚度为70-100μm。
16、其次，本发明提供了由上述方法制备获得的高耐磨超疏水涂层。该涂层由基体表面的筛网以及固化后的超疏水复合体(包括疏水纳米球形sio2、疏水微米球形sio2、随机排列的疏水玻璃纤维、环氧树脂、垂直于涂层表面定向植入涂层中的疏水玻璃纤维等)组成；筛网热压于基体表面形成网格状筋条结构，固化后的超疏水复合体填充于网格之间。
17、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果体现在：
18、1、本技术采用疏水纳米球形sio2颗粒、疏水微米球形sio2颗粒两种不同的径疏水填料，并创造性地将疏水玻璃纤维引入超疏水涂料体系，以增强超疏水涂层的耐磨性。大粒径粉体与基体的接触面积更大，与涂层中的呈交联结构的树脂结合更为牢固，同时涂层中的玻璃纤维在其表面受到磨损时也能将载荷沿轴向传递，因此采用由疏水纳米sio2、疏水微米sio2、疏水玻璃纤维构成的填料体系制得的涂层具有良好的耐磨性。
19、2、本技术超疏水涂层制备步骤可分为热压网格、喷涂涂料、静电吸附三步，于基体表面热压结合的筛网有助于增强涂层与基体的结合，其封闭的网格结构有助于储存气体以抵抗液体的润湿，有利于提高涂层的疏水性能；使用超疏水涂料进行喷涂，喷涂完成后，采用静电植绒技术将由疏水sio2和疏水玻璃纤维组成的疏水纤维复合粉体吸附于涂层表面，在静电电场作用下，疏水纤维复合粉体中的玻璃纤维会沿电场方向纵向排布并垂直于涂层表面植入涂层中，固化后，玻璃纤维部分植入涂层内部，在磨损过程中不易被拔出、破坏，其所构建的表面微观形貌稳定性好，提升了超疏水涂层的耐磨性能，同时，涂层表面形成的富疏水填料层能有效保证涂层的疏水性能并提升其耐磨性。
20、3、本发明制备的超疏水涂层具有优异的疏水性能，具有突出的耐磨损性能，接触角>155°，滚动角<5°，使用砂纸循环磨损实验测试涂层耐磨性，涂层耐循环磨损次数≥250次，同时，本发明制备的超疏水涂层成本低廉、工艺简单，适合批量生产。
1.一种高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述筛网的孔径为11-850μm。
3.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤1）所述疏水改性处理是指，具体步骤如下：a）将无水乙醇、1h，1h，2h，2h全氟癸基三乙氧基硅烷和氨水按照质量比100:1-3:6混合后，超声分散，获得改性剂；b）将纳米球形sio2颗粒、微米球形sio2、玻璃纤维分别按质量分数7.4-10.7%加入所述改性剂中，分别获得纳米球形sio2颗粒混合液、微米球形sio2混合液和玻璃纤维混合液；c）将步骤b）获得的三种混合液分别于20-40℃搅拌8-14h，再于55-70℃干燥8-16 h后，即分别获得所述疏水纳米球形sio2颗粒、疏水微米球形sio2、疏水玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤5）所述热压是指，热压温度为110-140℃，压力为3.5-5mpa，热压时间为15-30min。
5.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤5）所述涂层厚度为70-100μm。
6.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤5）所述静电植绒是指，植绒电压为30-50kv，疏水纤维复合粉体输出量为3-5g/min，静电植绒机移动速度为2cm/s，静电植绒机出料口与涂层距离为10-15cm。
7.根据权利要求1所述高耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述筛网为热塑性塑料。
8.如权利要求1-7任一方法获得的高耐磨超疏水涂层。
