本发明涉及超疏水减阻防污涂层制备，具体而言，涉及一种表面具有梳型结构的防污涂层及其制备方法。
背景技术：
1、船舶阻力是船舶最重要的总体性能指标之一，对船舶技术经济性能有重大影响。船舶减阻直接关系到航行距离的延长、速度的提高、营运耗油的减少。限制碳排放迫使承担全球90％以上货运量的船舶运输业不得不更加追求航行阻力的降低。最近几年频繁展开船舶减排国际会议。船舶界形成了这样的共识：占总阻50％的摩擦阻力比形状阻力、兴波阻力更有减少的价值和更有潜力可挖。因此具有良好减阻性能的防污涂料具有广阔的市场推广前景。
2、目前减阻技术主要以构建表面微结构减阻或超疏水表面减阻为主，大多以有机硅树脂为基料进行防污减阻涂层结构设计。专利201410194045.7公开的是一种适用于海洋环境的双组份减阻涂层组合物，采用有机硅双组份固化技术，通过在涂料配方中添加表面活性剂和润滑剂，利用固化后涂层的自润滑作用实现涂层的减阻作用。专利201410308738.4公开的是一种自适应微结构防污减阻材料及其制备方法，采用常规的深硅刻蚀方法对单晶硅片进行等离子刻蚀，控制刻蚀深度30-90微米，制备得到锯齿形凹陷图案的单晶硅片，然后以有机硅弹性体为基料，通过倒模法在基体表面构筑结构规整的锯齿形阵列，制备出具有一定表面微结构的减阻涂层。专利202310723588.2公开的是一种多功能仿生结构表面及其制备方法，设计了一种添加减阻剂且表面具有微米级仿生结构的环氧减阻涂料及制备方法，首先在基体表面涂装减阻涂料，然后将具有阵列化排列仿生结构的离型膜贴覆于未完全固化的减阻涂料表面，待减阻涂层表面固化，去除离型膜，离型膜表面具有硅油层，减阻涂料表面得到具有微米级圆槽结构的协同减阻涂层。专利202111224860.x公开的是一种超疏水防污减阻材料制备方法，借鉴小槐叶片表面的微观结构，设计制备超疏水防污减阻材料的结构。首先，以高分子物质为原材料制备仿生“爪形”结构基体，然后通过化学镀与电沉积相结合的方法处理仿生“爪形”结构基体，使其表面金属化并在其上制备多层级多尺度的“毫米-微米-纳米”的多级结构，最后，通过长链烷酸浸泡法改性使其具有疏水特性，得到超疏水防污减阻材料；其中，多层级多尺度“毫米-微米-纳米”的多级结构与长链烷酸的疏水特性共同作用，实现超疏水防污减阻材料的超疏水特性，达到防污减阻的目的。专利201710733098.5公开的一种自修复超疏水减阻弹性体薄膜制备方法，利用聚二甲基硅氧烷弹性体或聚氨酯弹性体制备具有鲨鱼皮表面沟槽结构的弹性体，利用聚丙烯酰胺/聚氟烷基丙烯酸酯嵌段共聚物在弹性体表面形成类似荷叶表面微纳结构。专利201210110100.0、202311573392.6、202310446583.x、201911076294.5等通过对纳米二氧化硅进行超疏水改性，后与低表面能树脂进行复配，构筑表面具有微纳二元结构的粗糙表面，形成超疏水涂层，达到减阻效果。
3、上述的微结构通常处于一种静态状态，虽然该微结构减阻在初期使用时具有一定的效果，但海洋环境复杂多变，一旦海洋污损生物附着表面，表面微结构很容易被破坏，涂层便会失去减阻作用，除此之外，现有的防污涂层制备时，制备工艺不仅复杂化，而且还无法兼顾超疏水和长效防污。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在提出一种表面具有梳型结构的防污涂层及其制备方法。以解决现有技术中的微结构通常处于一种静态状态，虽然该微结构减阻在初期使用时具有一定的效果，但海洋环境复杂多变，一旦海洋污损生物附着表面，表面微结构很容易被破坏，涂层便会失去减阻作用，除此之外，现有的防污涂层制备时，制备工艺不仅复杂化，而且还无法兼顾超疏水和长效防污的问题。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种表面具有梳型结构的防污涂层的制备方法，所述防污涂层为超疏水仿生减阻防污涂层，包括甲组分、乙组分、丙组分；
4、所述甲组分包括以下重量份原料组成：羟基有机硅树脂20～40份、小分子硅油5～10份、疏水型纳米二氧化硅10～20份、防污活性分子10～20份、颜料3～5份、溶剂10～20份、触变剂3～5份；
5、所述乙组分包括以下重量份原料组成：交联剂1～5份、催化剂0.1～0.5份、溶剂5～10份；
6、所述丙组分包括以下重量份原料组成：长链含氟硅烷偶联剂10-20份、醇溶剂60-80份和去离子水6-8份；
7、所述防污涂层的制备方法包括如下步骤：
8、将甲组分、乙组分按照质量比8～12:1进行勾兑，优选为10:1，搅拌均匀后，将混合液涂覆到基体上，然后固化5～15分钟后，优选为10分钟，在未完全固化的防污涂层表面喷涂丙组分，完全固化后，得表面具有梳型结构的防污涂层。
9、本发明通过在未完全固化的有机硅涂层表面喷涂长链含氟硅烷偶联剂，利用长链含氟硅烷偶联剂水解过程中与表层树脂所含羟基反应，实现在有机硅涂层表面制备梳型绒毛结构，该梳型绒毛结构为纳米级，不仅强化涂层的超疏水特性，而且在海洋环境中处于一种动态状态，使得海洋污损生物不易附着表面，进一步增强涂层的减阻防污效果；另外，在树脂体系中加入小分子硅油和防污活性分子，利用小分子硅油和防污活性分子的渗出作用实现长效防污作用，同时在配方中引入疏水型纳米二氧化硅，在涂层表面形成微纳结构，实现涂层超疏水，即本发明实现了超疏水和长效防污的效果；而且该制备方法简单，能够大面积制备，原材料来源丰富，价格便宜，经济效益显著。
10、进一步地，涂覆工艺包括刷涂、辊涂、高压无气喷涂、空气喷涂等施工工艺中的一种。
11、进一步地，所述甲组分和乙组分的制备方法均为高速分散法。
12、该设置可以提高甲组分和乙组分混合均匀性。
13、进一步地，所述甲组分的制备方法包括如下步骤：
14、将羟基有机硅树脂、小分子硅油、疏水型纳米二氧化硅、防污活性分子、颜料、溶剂，加入到分散拉缸中，在一定的转速下高速分散30min，然后加入触变剂，继续高速分散2h，待涂料细度降至80μm以下时，则可过滤出料。
15、进一步地，所述乙组分的制备方法包括如下步骤：
16、将交联剂、催化剂和溶剂加入到拉缸中，在一定转速下高速分散5min，待物料分散均匀后即可出料。
17、进一步地，所述甲组分和乙组分的转速为1000～2000转/min。
18、进一步地，所述丙组分的制备方法包括如下步骤：
19、将长链含氟硅烷偶联剂、醇溶剂和去离子水加入分散容器里，搅拌分散均匀即可使用。长链含氟硅烷偶联剂水解液需现配现用，适用期不能超过2小时。
20、进一步地，所述长链含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
21、进一步地，所述防污涂层分子式为：
22、
23、其中，n＞1。
24、进一步地，所述防污活性分子为美托咪啶。
25、进一步地，所述羟基有机硅树脂为分子链两端为羟基的有机硅树脂，所述羟基有机硅树脂粘度为2800～20000cp，具体地，树脂粘度为2800cp、5000cp、10000cp、20000cp中的一种或几种。
26、进一步地，所述小分子硅油为甲基硅油或苯甲基硅油中的一种或多种，所述小分子硅油的粘度为50-300cp。
27、进一步地，所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为20-300nm，所述疏水性纳米二氧化硅为长链烷基接枝改性的疏水性纳米二氧化硅，该疏水型纳米二氧化硅为现有原料。
28、进一步地，所述颜料为钛白粉、甲苯胺红、永固红、铁黑、炭黑、氧化铁红、酞青蓝中的一种或多种。
29、进一步地，所述触变剂为聚酰胺蜡、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种。
30、进一步地，所述甲组分和乙组分的溶剂均为二甲苯、醋酸丁酯、环己酮、醋酸乙酯、正丁醇、异丙醇中的一种或多种。
31、进一步地，所述丙组分的醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。
32、进一步地，所述交联剂为硅酸乙酯28、硅酸乙酯32、硅酸乙酯40中的一种或多种。
33、进一步地，所述催化剂辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种。
34、相对于现有技术，本发明所述防污涂层的制备方法具有以下优势：
35、(1)本发明通过在未完全固化的有机硅涂层表面喷涂长链含氟硅烷偶联剂，利用长链含氟硅烷偶联剂水解过程中与表层树脂所含羟基反应，实现在有机硅涂层表面制备梳型绒毛结构，该梳型绒毛结构为纳米级，不仅强化涂层的超疏水特性，而且在海洋环境中处于一种动态状态，使得海洋污损生物不易附着表面，进一步增强涂层的减阻防污效果；
36、(2)本发明采用低表面能有机硅树脂为基料，在配方设计中，在树脂体系中加入小分子硅油和防污活性分子，利用小分子硅油和防污活性分子的渗出作用实现长效防污作用，同时在配方中引入疏水型纳米二氧化硅，在涂层表面形成微纳结构，实现涂层超疏水；
37、(3)本发明的防污涂层的制备方法可实现仿生减阻防污涂层的大面积制备，涂层施工工艺简单，原材料来源丰富，价格便宜，经济效益显著。
38、本发明还提供一种表面具有梳型结构的防污涂层，采用上述所述的制备方法得到。
39、一种表面具有梳型结构的防污涂层与上述防污涂层的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
1.一种表面具有梳型结构的防污涂层的制备方法，所述防污涂层为超疏水仿生减阻防污涂层，其特征在于，包括甲组分、乙组分、丙组分；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述长链含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防污涂层分子式为：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防污活性分子为美托咪啶。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羟基有机硅树脂为分子链两端为羟基的有机硅树脂，所述羟基有机硅树脂粘度为2800～20000cp。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述小分子硅油为甲基硅油或苯甲基硅油中的一种或多种，所述小分子硅油的粘度为50-300cp。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述颜料为钛白粉、甲苯胺红、永固红、铁黑、炭黑、氧化铁红、酞青蓝中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述触变剂为聚酰胺蜡、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲组分和乙组分的溶剂均为二甲苯、醋酸丁酯、环己酮、醋酸乙酯、正丁醇、异丙醇中的一种或多种。
10.一种表面具有梳型结构的防污涂层，其特征在于，采用权利要求1～9任意一种制备方法得到。
