一種非光滑表面減阻液體材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非光滑表面減阻液體材料的制備方法，屬于減阻材料合成領(lǐng)域。本發(fā)明首先利用蚯蚓表皮發(fā)酵產(chǎn)生的粘液，再利用微米二氧化硅負(fù)載粘液中的納米級(jí)有效成分，形成微納結(jié)構(gòu)晶體，再將其與低表面能的氟碳樹(shù)脂混合，添加白炭黑為顏料，溶于二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，用發(fā)酵改性后的蚯蚓表皮負(fù)載，經(jīng)濃縮后得到非光滑表面減阻液體材料，所得材料涂覆于船體表面，自然干燥后，可產(chǎn)生復(fù)雜的仿生結(jié)構(gòu)，表面含有的蚯蚓提取液有效成分可大大減小船體在海水中的摩擦阻力，具有優(yōu)秀的減阻性能。
【專利說(shuō)明】
_種非光滑表面減阻液體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種非光滑表面減阻液體材料的制備方法，屬于減阻材料合成領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于表面摩擦產(chǎn)生的阻力約為總阻力的70?80%，現(xiàn)代民用飛機(jī)在飛行時(shí)，表面的摩擦阻力幾乎占總阻力的一半，而在管道運(yùn)輸中，80%以上的能耗在表面摩擦阻力上，因此，減小運(yùn)動(dòng)物體的表面摩擦阻力是非常必要的，設(shè)計(jì)和制備具有減少摩擦阻力的功能性表面材料無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)這一目的的重要途徑之一。
[0003]植物中的荷葉具有出淤泥而不染的特性，動(dòng)物中的鯨魚(yú)雖然體形巨大，依然可以自由在海洋中遨游，而蚯蚓能夠在土壤中運(yùn)動(dòng)自如，且身體不粘土，經(jīng)過(guò)觀察，它們的表面雖然不光滑，但是都具有各自的微納米結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的減阻和抗粘附性能，因此，非光滑表面仿生學(xué)成為一個(gè)熱門(mén)的研究領(lǐng)域。
[0004]傳統(tǒng)仿生學(xué)減阻材料直接利用模具生產(chǎn)類似于動(dòng)植物表面結(jié)構(gòu)的材料，由于其表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具無(wú)法完全呈現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特征，且制備過(guò)程材料脫模困難，所得材料減阻性能不尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有仿生學(xué)減阻材料在制備過(guò)程中出現(xiàn)的，模具無(wú)法完全呈現(xiàn)動(dòng)植物表面結(jié)構(gòu)特征，制備過(guò)程中脫模困難，所得材料減阻性能不高的問(wèn)題，提供了一種非光滑表面減阻液體材料的制備方法，本發(fā)明首先利用蚯蚓表皮發(fā)酵產(chǎn)生的粘液，再利用微米二氧化硅負(fù)載粘液中的納米級(jí)有效成分，形成微納結(jié)構(gòu)晶體，再將其與低表面能的氟碳樹(shù)脂混合，添加白炭黑為顏料，溶于二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，用發(fā)酵改性后的蚯蚓表皮負(fù)載，經(jīng)濃縮后得到非光滑表面減阻液體材料，所得材料涂覆于船體表面，自然干燥后，可產(chǎn)生復(fù)雜的仿生結(jié)構(gòu)，表面含有的蚯蚓提取液有效成分可大大減小船體在海水中的摩擦阻力，具有優(yōu)良的減阻性能。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
(1)解剖10?20條長(zhǎng)度為15?18cm人工養(yǎng)殖蚯頓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗3?5次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.2X0.2?0.4X0.4cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有30?50mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵6?8天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡6?Sh，備用；
(2)稱取10?20g微米二氧化娃粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為300?500r/min，攪拌反應(yīng)2?4h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末；
(3)按體積比6:3:1配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取5?Sg白炭黑，5?Sg氟碳樹(shù)脂和3?5g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液； (4)將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟(3)所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1500?1800r/min，攪拌處理I?2h，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在70?80°C條件下，濃縮6?Sh，得濃縮液，S卩非光滑表面減阻液體材料。
[0007]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:量取本發(fā)明所得非光滑表面減阻液體材料10?30L，加入5?1L二甲苯稀釋，涂覆于船體表面，待漆膜自然干燥后，將船體移入海水中，船體航行3?6個(gè)月，整體油耗相比于涂覆前降低20?30%，且船體表面無(wú)附著物。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明所得非光滑表面減阻液體材料可有效降低物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻力，減少能耗，降低機(jī)械運(yùn)行成本，節(jié)約能源；
(2)本發(fā)明涂覆后形成的漆膜可有效減少雜物在表面的附著，使其具有自潔功能，延長(zhǎng)材料的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0009]解剖10?20條長(zhǎng)度為15?18cm人工養(yǎng)殖蚯蚓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗3?5次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.2X0.2?0.4X0.4cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有30?50mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵6?8天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡6?8h，備用;稱取10?20g微米二氧化硅粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為300?500r/min，攪拌反應(yīng)2?4h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末;按體積比6:3:1配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取5?Sg白炭黑，5?Sg氟碳樹(shù)脂和3?5g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液;將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟(3)所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1500?1800r/min，攪拌處理I?2h，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在70?80 °C條件下，濃縮6?8h，得濃縮液，即非光滑表面減阻液體材料。
[0010]實(shí)例I
解剖10條長(zhǎng)度為15cm人工養(yǎng)殖蚯蚓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗3次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.2X0.2cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有30mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵6天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡6h，備用；稱取1g微米二氧化硅粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min，攪拌反應(yīng)2h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末;按體積比6:3:1配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取5g白炭黑，5g氟碳樹(shù)脂和3g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液；將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1500r/min，攪拌處理Ih，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在70 °C條件下，濃縮6h，得濃縮液，即非光滑表面減阻液體材料。
[0011]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:量取本發(fā)明所得非光滑表面減阻液體材料10L，加入5L二甲苯稀釋，涂覆于船體表面，待漆膜自然干燥后，將船體移入海水中，船體航行3個(gè)月，整體油耗相比于涂覆前降低20%，且船體表面無(wú)附著物。
[0012]實(shí)例2 解剖15條長(zhǎng)度為16cm人工養(yǎng)殖蚯蚓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗4次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.3X0.3cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有40mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵7天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡7h，備用；稱取15g微米二氧化硅粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，攪拌反應(yīng)3h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末;按體積比6:3: I配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取7g白炭黑，6g氟碳樹(shù)脂和4g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液；將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1600r/min，攪拌處理1.5h，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在75°C條件下，濃縮7h，得濃縮液，即非光滑表面減阻液體材料。
[0013]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:量取本發(fā)明所得非光滑表面減阻液體材料20L，加入8L二甲苯稀釋，涂覆于船體表面，待漆膜自然干燥后，將船體移入海水中，船體航行5個(gè)月，整體油耗相比于涂覆前降低25%，且船體表面無(wú)附著物。
[0014]實(shí)例3
解剖20條長(zhǎng)度為18cm人工養(yǎng)殖蚯蚓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗5次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.4X0.4cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有50mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵8天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡Sh，備用；稱取20g微米二氧化硅粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，攪拌反應(yīng)4h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末;按體積比6:3:1配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取Sg白炭黑，Sg氟碳樹(shù)脂和5g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液；將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1800r/min，攪拌處理2h，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在780 V條件下，濃縮8h，得濃縮液，即非光滑表面減阻液體材料。
[0015]本發(fā)明的具體應(yīng)用方法:量取本發(fā)明所得非光滑表面減阻液體材料30L，加入1L二甲苯稀釋，涂覆于船體表面，待漆膜自然干燥后，將船體移入海水中，船體航行6個(gè)月，整體油耗相比于涂覆前降低30%，且船體表面無(wú)附著物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非光滑表面減阻液體材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)解剖10?20條長(zhǎng)度為15?18cm人工養(yǎng)殖蚯蚓，取下蚯蚓表皮，經(jīng)人工除雜后，用清水清洗3?5次，將蚯蚓表皮轉(zhuǎn)入組織粉碎機(jī)中，粉碎成0.2X0.2?0.4X0.4cm的表皮碎片，收集所得表皮碎片，將其置于盛有30?50mL去離子水的發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵6?8天，過(guò)濾，收集濾液，備用，收集濾渣用福爾馬林浸泡6?Sh，備用； (2)稱取10?20g微米二氧化娃粉末，加入上述所得濾液中，設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速為300?500r/min，攪拌反應(yīng)2?4h，將所得混合液蒸發(fā)結(jié)晶，用研缽研磨所得晶體，得復(fù)合粉末； (3)按體積比6:3:1配置二甲苯、醋酸丁酯和甲基異丁基甲酮溶液，再依次稱取5?Sg白炭黑，5?Sg氟碳樹(shù)脂和3?5g上述所得復(fù)合粉末，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入上述配置混合溶液直至粉末完全溶解，得混合溶液； (4)將福爾馬林浸泡后的濾渣與上述步驟(3)所得混合溶液依次加入高速攪拌混合機(jī)，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至1500?1800r/min，攪拌處理I?2h，取出混合物，將其轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在70?80°C條件下，濃縮6?Sh，得濃縮液，S卩非光滑表面減阻液體材料。
【文檔編號(hào)】C09D5/16GK105860689SQ201610292472
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】郭迎慶, 許博偉
【申請(qǐng)人】郭迎慶