超疏水材料是一种水接触角大于150°、滚动角小于10°的特殊材料。因其具有自清洁、防雾、防覆冰、防腐蚀、油水分离等很多独特的性能,因此受到了科研人员的广泛关注。通过对自然界中存在的超疏水材料的研究发现,超疏水材料的疏水性是由其表面特殊的粗糙结构和低表面能物质决定的。基于此,研究人员开发出了多种人工制备超疏水涂层的方法,诸如模板法、溶胶-凝胶法、沉积法、刻蚀法等。然而,大多数方法在实际应用中制备流程繁琐、所需化学原料和仪器设备价格高昂、不适用于大规模生产,同时普遍存在着制备得到的超疏水涂层机械稳定性和耐久性差等问题。本研究以设计开发出制备过程简单、成本低廉、能够大规模工业生产且具有良好耐久性的超疏水涂层为目的,开展了超疏水涂层的前期设计、过程制备、工艺优化、样品表征和应用等工作,研究了超疏水涂层在受到机械磨损、酸碱溶液侵蚀、化学溶剂浸泡、紫外光照和吸附有机溶剂时的耐久性。论文主要的研究内容和成果如下:(1)两步喷涂法构建基于聚多巴胺-二氧化硅纳米粒子的超疏水纳米复合涂层:利用多巴胺(DA)的自聚合反应制备聚多巴胺(PDA),将其喷涂在基底表面作为粘附层,然后用防护剂LB-S1改性纳米二氧化硅来制备超疏水喷剂,并将超疏水喷剂喷涂在聚多巴胺粘附层表面制备得到了接触角达153.6°、滚动角小于5°的超疏水涂层。通过扫描电镜(SEM)和全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析得知,制备的超疏水复合涂层表面由二氧化硅(SiO2)颗粒组成的微米-纳米双级多层粗糙结构构成,并且表面被疏水的烷基长链所修饰,二者共同作用赋予了涂层具有超疏水特性,使得涂层具有良好的自清洁性能。(2)一步喷涂法构建超疏水纳米复合涂层:利用简单的一步喷涂法在基底表面制备得到超疏水PDA-SiO2纳米复合涂层。考察了反应温度和SiO2与DA的摩尔比对涂层润湿性能的影响,得出了最佳的制备条件,并在最优条件下制得了接触角达155.0°、滚动角小于5°的超疏水涂层。通过SEM和ATR-FTIR分析可知,PDA粒子和SiO2粒子在基底表面形成了堆积状和突起的微米-纳米双级复合粗糙结构,同时通过低表面能物质的修饰使得复合表面呈现出超疏水特性。(3)考察了以上两种方法在多种基底表面制备的超疏水涂层在机械磨损作用下的耐久性,结果表明:涂层在多种基底表面均呈现出超疏水状态。在受到干摩擦、挤压、胶带粘附等方式的破坏时,PDA具备的强粘附性能增大了涂层表面的机械稳定性,使得涂层在机械力作用下仍具有良好的超疏水性能。表明超疏水涂层具有普适性和良好的机械耐久性。(4)考察了通过两种方法制备的超疏水涂层在不同pH值的溶液、多种化学溶剂、紫外光照射等条件下和放置在室温环境中的稳定性和耐久性,研究结果表明:将超疏水涂层置于极端环境中一段时间或在室外放置12个月后,水滴在其表面仍然呈现为圆润的球状形态。由此证明,两种方法制备的超疏水涂层均具有良好的耐酸碱性能、耐化学溶剂性能、耐UV老化和耐候性。(5)利用两种方法在聚氨酯海绵表面制备超疏水涂层,考察了超疏水海绵的吸油和循环利用能力,结果显示:超疏水海绵在吸附不同的有机溶剂时,最大可以吸附自身重量60倍的油液,且在循环吸油/干燥9次之后,表面仍为超疏水状态。由此证明,本研究制备的超疏水海绵具有良好的吸油能力,将其应用在集油领域时同样具有良好的耐久性。以上研究表明,本研究制备超疏水涂层的方法简单、适用于大规模工业化生产且能够应用于多种基底表面。制备的超疏水复合涂层在极端环境下具有良好的耐久性,在集油领域有潜在的应用前景。