仿荷葉低表面能防污涂層的制備與性能研究.pdf

1、海洋污損生物給艦船及海洋鉆井平臺(tái)等海洋設(shè)施造成了嚴(yán)重困擾。隨著傳統(tǒng)毒料釋放型以及有機(jī)錫自拋光等防污涂料的淘汰，研發(fā)新型環(huán)境友好型防污涂料是當(dāng)務(wù)之急。自然界中荷葉表面具有特殊微納米結(jié)構(gòu)與疏水蠟狀物質(zhì)，使其具有優(yōu)異的超疏水與防沾污自清潔性能，對(duì)防污涂料具有重要的借鑒意義。本文以荷葉表面為模型，采用低表面能樹(shù)脂結(jié)合仿荷葉表面微結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了防污涂料的研究。
　　在低表面能樹(shù)脂方面，根據(jù)有機(jī)氟樹(shù)脂具有優(yōu)異的低表面能性能但其彈性模量大、性脆以

2、及有機(jī)硅樹(shù)脂具有良好的彈性，低表面能性能比有機(jī)氟樹(shù)脂差的特點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)改性將兩種樹(shù)脂有機(jī)的結(jié)合在一起。由于這兩類樹(shù)脂與基材附著力均比較差，因此在改性體系中引入附著力優(yōu)異的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改善，制備了有機(jī)硅-有機(jī)氟-環(huán)氧樹(shù)脂三體系復(fù)合的新型低表面能改性樹(shù)脂。通過(guò)對(duì)三個(gè)部分樹(shù)脂用量進(jìn)行優(yōu)化，得到了附著力為1級(jí)，與水接觸角達(dá)到96°的新型低表面能樹(shù)脂。
　　在表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面，采用直接成膜法配合微納米級(jí)填料構(gòu)建表面微結(jié)構(gòu)。為提高納米二氧化

3、硅在高分子聚合物中的分散性，并賦予其突出的疏水性，本文采用硅烷偶聯(lián)劑KH550與羥基氟樹(shù)脂作為改性劑對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行了表面協(xié)同改性。探討了改性溫度與改性劑用量對(duì)改性效果的影響。得出改性溫度為70～80℃，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米粉體質(zhì)量的5.1％，羥基氟樹(shù)脂用量在納米粉體質(zhì)量的4％左右，改性效果最佳，其活化率達(dá)到96％以上，改性后納米粒子與水的接觸角在150°以上。
　　結(jié)合改性低表面能樹(shù)脂與改性納米二氧化硅，采用直接成膜法與微米

4、、納米級(jí)填料填充作用進(jìn)行了仿荷葉表面微結(jié)構(gòu)涂層的制備。對(duì)成膜過(guò)程中溶劑體系的揮發(fā)速度與納米粉體用量對(duì)表面微結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了分析，優(yōu)化得出以二甲苯∶醋酸丁酯∶MIBK=7∶2∶1的復(fù)合溶劑體系作為涂料溶劑。通過(guò)對(duì)涂料常規(guī)力學(xué)性能與疏水性能的測(cè)試，對(duì)改性樹(shù)脂與微納米粉體的用量進(jìn)行了優(yōu)化，得到在改性樹(shù)脂∶納米粉體∶微米粉體=1∶0.3∶0.15的比例下涂膜的綜合性能最佳。此時(shí)涂膜接觸角為137°，表面能3.99mN·m-1，附著力為1級(jí)、沖擊