【摘 要】
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近年来,超疏水表面因其独特的浸润性和广阔的应用前景被科学家关注及研究。但超疏水涂层往往不稳定,容易在苛刻工况下失去超疏水性。针对以上问题,本论文以纳米尺度界面强化,微结构调控设计作为切入点,设计了具有高粘附力、耐磨擦、耐腐蚀、耐冲击、抗结垢、微结构修复能力的超疏水涂层。同时,借助接触角仪器,Taber摩擦机,电化学工作站等设备,对涂层各项性能指标进行了测试表征。其具体内容如下:1、针对超疏水涂层不
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近年来,超疏水表面因其独特的浸润性和广阔的应用前景被科学家关注及研究。但超疏水涂层往往不稳定,容易在苛刻工况下失去超疏水性。针对以上问题,本论文以纳米尺度界面强化,微结构调控设计作为切入点,设计了具有高粘附力、耐磨擦、耐腐蚀、耐冲击、抗结垢、微结构修复能力的超疏水涂层。同时,借助接触角仪器,Taber摩擦机,电化学工作站等设备,对涂层各项性能指标进行了测试表征。其具体内容如下:1、针对超疏水涂层不耐磨和耐酸碱性差的问题,利用水热法合成氧化石墨烯@二氧化钛（GO@Ti O2）复合粒子,并通过一步喷涂法制备超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）/氟碳树脂（FEVE）/GO@Ti O2复合涂层（WCA=158±1.6°,SA=6±0.5°）。由于GO@Ti O2的界面增强和FEVE树脂的粘附力增强,涂层展现优异的粘附力,并且在200 g负重下打磨1000次后其疏水性几乎不变。此外,在GO层状结构的诱导作用下,Ti O2的分散性显著增强。因此,涂层能在强酸/碱溶液中浸泡7天,或300 W紫外线照射20天,并维持超疏水状态。同时,该涂层具有优异的阻垢性能,24 h后其结垢量仅为0.26 mg/cm~2。与其他文献比较,该涂层有优异的耐久性,更符合苛刻工况下的应用需求。2、针对微结构修复困难的问题,利用溶胶—凝胶法合成EAG@Si O2（可膨胀石墨@二氧化硅）复合粒子,通过喷涂法制备具有微结构修复能力的聚苯硫醚（PPS）/氟橡胶（FKM）/膨胀石墨@二氧化硅（EG@Si O2）涂层。EG@Si O2和FKM优异的弹性,使涂层能承受125 k Pa压力下高达2000次的摩损循环,通过热处理可修复表面微观结构进而恢复超疏水性。此外,EG@Si O2的超疏水/超亲油特性,使涂层在高盐分油水乳液中形成稳定的油膜,显著降低结垢量（0.033mg/cm~2）。同时,涂层具有良好的自润滑和自洁防污性能,可避免被硅藻土或粘性泥浆污染。有望为苛刻工况下超疏水涂料的应用开辟新路径。3、针对超疏水涂层自修复性能弱的问题,通过乳液聚合法制备了聚脲甲醛（UF）/羟基氟硅油（FSO）-二氧化硅（Si O2）微胶囊,利用喷涂法制备得到超疏水氟碳树脂（FEVE）/氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）/碳纳米管（CNTs）/微胶囊（MC）涂层。由于脲醛微胶囊的加入,涂层能自发释放疏水试剂,修复受损部位表面能。因此,涂层能在250 g负重下摩擦1000次;7天强酸/碱浸泡;1100g沙冲击;260 k Pa水冲击后保持超疏水性。另外,释放的疏水试剂被微纳结构捕获形成油膜,抑制水垢成核生长,其结垢量低至0.175 mg/cm~2。有效改进了超疏水涂层耐久性不足的问题。
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