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随着现代仪器检测技术的飞速发展，人们对超疏水材料的认识逐渐深入，其广泛的应用前景引起各国科学家们的极大兴趣。虽然目前制备超疏水涂层的方法有几十种，但没有一种超疏水产品得到普遍应用，其主要原因是工艺条件限制，不能大面积制备，并且很多方法制备的超疏水涂层耐久性、耐划伤性很差，不能长时间应用。因此探索成本低廉、工艺简单、耐久性好、力学性能优异、能大面积制备的超疏水涂层工艺是当前研究的重点和难点。首先，采用纳米粒子表面修饰技术，制备出了表面接枝氟和双键官能团的改性纳米SiO2粒子。研究了在超声作用下，不同溶剂的空化作用对纳米SiO2粒子的分散效果。采用红外光谱、TEM、TG-DSC以及激光粒度分布仪对改性后纳米SiO2粒子的结构和性能进行了测试分析，研究表明：F8261和KH-570两种偶联剂均已被接枝到纳米SiO2表面，粒子粒径和粒径分布随之变小和变窄；当偶联剂添加量为10%时，纳米SiO2粒子改性达到饱和，且当偶联剂KH-570/F8261摩尔比为1：1时，改性后的纳米SiO2粒子呈现超双疏性质。采用溶胶分散体系的“光散射”理论研究了纳米SiO2粒子在超临界CO2中的分散情况，探索了SiO2粒子粒径和浓度与超临界CO2微乳液颜色的变化机理，并且分析了纳米SiO2粒子在超临界CO2中的粒径和浓度变化情况。研究结果表明：当温度为7090℃、压力为1216MPa时，乳液呈蓝色，纳米粒子粒径最小，说明此时分散性最好。以磺酸型低聚醚二元醇（DPSA）和1,4-丁烯二醇-2-磺酸钠（BDSA）作为混合亲水扩链剂，甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）作为双键封端剂，采用逐步聚合-自乳化的方法制备了高固含量低粘度双键封端的水性聚氨酯（WPUA）乳液。研究了乳液的粒径形态和结构对固含量及稳定性的影响，结果表明：WPUA乳液呈多元粒度分布的特征，胶粒呈核-壳的结构。随着DPSA/BDSA质量配比从2/10增大到8/10，乳液的固含量先升高后降低；当DPSA/BDSA质量比为5/10，固含量最高达54%以上，但仍具有较好的流动性，能够满足超疏水涂层基底材料的要求。由于WPUA稳定性机理以“静电稳定”作用和“空间”稳定作用为主，而且粒子表面呈“毛发-双电层”结构，因此，WPUA乳液具有较好耐电解质性能、抗冻结性、耐高温及贮存稳定性。为了提高涂层的疏水性，以含硅的二元醇（PES）和聚醚二醇（PPG）为混合软链段，TDI和复合亲水扩连剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠（DHPS）和二羟甲基丙酸（DMPA）为硬链段，以γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）作为封端剂，采用自乳化法制备了一系列高固含量有机硅/聚氨酯（Si/PU）复合乳液。研究了乳液的形成机理，分析了PES和PPG质量配比对乳液及涂膜性能的影响。形成机理研究表明：Si/PU乳液的形成，本质上是由于PU高分子表面活性剂的存在，使得疏水的PES/PU大分子在水中得以均匀分散，而且在Si/PU结构体系中，PU高分子表面活性剂的分子模型属于“支链型”结构模型。性能测试和结构分析表明：乳液为非牛顿流体，并且具有高固含量的特征，当KH550含量为2.0%，PES/PPG比值为5/10时，固含量高达58%。；乳液粒径呈宽粒径分布，粒子呈核壳结构；乳液的稳定性随着PES/PU的增大略有下降，但仍能够满足要求；胶膜接触角大于90°，具有较好的疏水性能，有利于聚氨酯超疏水涂层的制备。采用乳液聚合方法，设计并合成了超疏水基底涂层增稠乳液。研究了单体的选择及用量对乳液增稠性能的影响，发现马来酸酐的加入能增加乳液的透明性和粘稠拉丝性，加甲基丙烯酸的乳液比加丙烯酸的乳液有更优良的稳定性。用BEM+平平加-20+SE-10作为乳化剂，乳液稳定性相当好；研究还发现：pH对粘度影响较大，当pH>4.5时，乳液粘度急剧增大，而pH=7.5时粘度达到最大值；羧酸单体的加入方式对乳液增稠性能也有重要影响，电导率测定法证明：乳液的增稠性能取决于乳胶粒表面的羧基链段的分布和数量，同时也证明了羧酸单体的加入方式对乳液增稠的机理。将上述的三种乳液（双键封端的聚氨酯乳液、有机硅/聚氨酯（Si/PU）复合乳液、基底涂层增稠乳液）按比例混合，调剂pH值增稠至一定粘度后，制备了超疏水基底涂膜，再采用超临界CO2快速膨胀法，将纳米粒子喷射到基底涂层上，UV固化干燥后制备出超疏水涂层。研究了基底涂膜粘度与增稠剂含量关系，涂膜的厚度和UV辐照时间对固化率和固化效率的影响。结果分析表明：当增稠剂含量为40%时，涂膜表面喷涂纳米SiO2粒子后形貌最粗糙；随着Si/PU乳液含量的提高，涂层的拉伸强度逐渐降低，而断裂伸长率逐渐增大，涂层的剥离强度先增大后减小，直至趋于平缓。最后，重点对超临界CO2快速膨胀法制备超疏水涂层的工艺进行了研究，结果表明：当在喷嘴和釜内温度均为90℃，釜内压力为16MPa，F8261和KH-570配比为1:1，Si/PU乳液添加9%时，涂层的静态水接触角超过165°，所制得涂层具有很好的超疏水性。沙漏冲击实验证明：采用超临界CO2快速膨胀法制备的超疏水涂层，不仅具有优异的耐磨、耐刮伤性，而且该法高效环保，涂层性能优良，适于大面积制备。具有广阔的应用前景。