氟化丙烯酸/二氧化硅杂化超疏水涂层的性能研究

    段辉1，2，汪厚植1，赵雷1，邓承继1，顾华志1

    (1。武汉科技大学湖北省耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地，武汉430081：2。海军工程大学化学与材料系，武汉430033)

    摘要：在醇溶性氟化聚合物溶液中，首先在水量不足的酸性条件下，掺杂聚四氟乙烯(PTFE)，得到了均匀的复合溶胶。涂敷后，经表面凝胶化技术处理，使涂层表面得到微米和纳米相结合的阶层结构。TEM和XPS证实了凝胶化只在涂层表面发生，SEM观察到涂层表面的形貌与天然荷叶表面极其相似，该方法制备的涂层具有良好的力学性能，可用于制备超疏水性功能涂层材料。

    关键词：表面凝胶化技术：粗糙度：超疏水：力学性能

    0引言

    随着社会的不断进步与发展，人们对材料性能要求也越来越高，超疏水性材料以其独特的性能，在许多领域有着广泛和重要的研究和应用价值而倍受人们的关注。自20世纪50年代开始，人们便开始了该领域的研究工作[1]，并取得了丰硕的成果。研究表明，在低表面能物质上构建粗糙表面，和在粗糙的表面结构上修饰低表面能的物质，是研制超疏水性材料的基本途径。目前，已报道了许多制备超疏水性材料的手段和方法，主要有：粒子填充[2-3]、刻蚀[4]、化学气相沉积(CVD)[5-6]、相分离[7]、光化学[8]、模板法[9]和溶胶凝胶法[10-12]等。这些方法大多工艺复杂、设备昂贵。由于表面粗糙结构的脆弱，使得涂层的力学性能较差，特别是柔韧性能较差，从而极大地限制了超疏水性表面制备工艺的工业化和超疏水性表面的应用范围。

    本文采用酸碱两步催化的表面凝胶化技术，以简单的工艺和廉价的设备，在PTFE掺杂的醇溶性氟化聚合物/有机硅溶胶涂层的表面，形成了纳米级二氧化硅粒子与微米级的PTFE粒子组成的粗糙结构，经过氟化聚合物固化交联，制备了具有有机涂层力学性能的超疏水涂层材料，极大地扩大了超疏水涂层的应用范围，可望能够应用于力学性能功能化的超疏水性涂层的制备。

    1实验部分

    1。1原料及仪器

    正硅酸乙酯(TEOS)：化学纯：甲基三乙氧基硅烷(MTES)：化学纯：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)：化学纯：无水乙醇：化学纯：盐酸(36%)：分析纯：氨水(25%～28%)：分析纯：PTFE微粉：平均粒径<1。0μm，SolvaySolexis公司生产：氟化聚合物：自制[13]。

    DF-101S智能集热式恒温加热磁力搅拌器：SK-2型砂磨分散多用机：TSA-103烘箱：QCJ冲击试验仪：QTY弯曲试验仪：QHQ铅笔硬度计：JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪：JEM-100SX透射电子显微镜(TEM)：ESCALABMKII型X射线光电子能谱仪(XPS)：飞利浦XL30TMP扫描电子显微镜(SEM)。

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