高耐磨超疏水高分子復(fù)合涂層設(shè)計(jì)、制備和性能研究.pdf

1、疏水表面是指與水的接觸角大于90°的表面，超疏水表面則是指與水的接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°的表面。超疏水表面在自清潔、防水、防冰等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。提高耐磨性是超疏水表面工程的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)大型風(fēng)電葉片、飛機(jī)機(jī)翼等大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)抗冰實(shí)際需求，研究耐磨性能好的超疏水涂層具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用耐磨性好、具有本征疏水特性的二氧化鈰微納粒子和氟硅丙改性聚氨酯樹(shù)脂，設(shè)計(jì)新型超疏水涂層配方，采用工藝簡(jiǎn)單、

2、條件易控的流延法和噴涂法在玻纖/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料基板上制備超疏水涂層。配方設(shè)計(jì)主要考慮不同粒徑納米粒子及其組合與樹(shù)脂和稀釋劑的配比優(yōu)化問(wèn)題。重點(diǎn)研究了10μm、1μm和100nm粒徑的CeO2粒子的不同含量以及微米和納米粒子組合對(duì)超疏水涂層疏水性和耐磨性的影響，分析了超疏水涂層的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化了超疏水涂層配方。
　　首先，將不同粒徑的CeO2粒子分別與氟硅丙改性聚氨酯樹(shù)脂和稀釋劑按照不同的配比均勻混合，制成高分子復(fù)合涂料。采用

3、流延法和噴涂法在基板上制備超疏水涂層，測(cè)試水珠接觸角，找出最優(yōu)配比。研究表明，噴涂法制備的復(fù)合涂層的接觸角為148.88°，流延法制備的復(fù)合涂層的接觸角為145.41°，均顯示出良好的疏水性能。
　　其次，在最優(yōu)配比的基礎(chǔ)上研究微米納米組合粒徑對(duì)超疏水涂層性能的影響。進(jìn)一步優(yōu)化涂層的超疏水性能之后，采用落沙法測(cè)試復(fù)合涂層的耐磨性。流延法制備的10μm粒子復(fù)合涂層的耐磨性最好，優(yōu)于使用噴涂法工藝和其他粒徑制備的復(fù)合涂層。最好的涂層配

4、方為樹(shù)脂與粒子和稀釋劑之比為0.5:0.5:1.5。
　　最后，采用掃描電鏡對(duì)不同配方、不同工藝制備的復(fù)合涂層表面微觀形貌進(jìn)行觀察與分析。所制備的復(fù)合涂層樣品表面均能構(gòu)筑微納二元結(jié)構(gòu)，具有較好的疏水性能。復(fù)合涂層在經(jīng)過(guò)落沙沖擊磨損后，包覆在粒子外面的表層樹(shù)脂受到一定程度的破壞，粒子由樹(shù)脂團(tuán)里裸露出來(lái)，反而更好的構(gòu)筑微納二元結(jié)構(gòu)，使得疏水性能進(jìn)一步提升，涂層持續(xù)磨損后的接觸角一直保持在150°以上。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，只要涂層未被磨穿則