《超疏水自洁涂料研究进展》.pdf

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1、技术进展哺l荫斟，2015，29(3)：256259SIL1CONEMATERIAL超疏水自洁涂料研究进展贺承相，李建，陈修宁，黄志齐(昆山市板明电子科技有限公司，江苏昆山215300)摘要：介绍了超疏水表面的定义和自洁的工作原理，总结了超疏水表面的制备方法，重点讨论了超疏水自洁涂料的耐久性问题，并指出超疏水自洁涂料未来的研究方向。关键词：超疏水，表面，自洁，涂料，硅烷，低表面能中图分类号：TQ264．15文献标识码：Adoi：10．11941／j．issn．1009-4369．2015．03．016表面浸润性是固体

2、表面的一项重要特征，通表面具有较大的静态接触角和较小的滚动接触常以接触角来表征液体对固体的浸润程度。一般角。来说，固体表面与水的接触角大于90。时称为疏国内外大量关于超疏水表面作用机理及制备水表面，大于150。时称为超疏水表面；小于90。方法报道均表明，低表面能和微米一纳米微观结时称为亲水表面，小于5。时称为超亲水表面。构的共同作用赋予了表面超疏水性能。自洁涂料通过改变玻璃、陶瓷、金属或塑料2超疏水表面的制备方法等基材的表面性能，防止在其表面附着小水滴，从而达到自洁效果。根据作用原理，自洁涂料可通过前面的叙述可知，超

3、疏水表面可通过构分为两类：一类是建立超疏水表面，使水滴滚动建微米一纳米结构的粗糙表面和用低表面能物质滑落把污染物冲走以达到自洁效果；另一种是建修饰材料表面两种方法来获得。立超亲水表面，当水滴接触到涂膜表面时会迅速材料的表面能越低，其疏水性越强。目前常铺展形成均匀的水膜，在重力作用下流走，这样用的低表面能物质有两种，一种是有机硅，另一就能有效带走污渍，从而保持表面清洁。种是有机氟。有机硅价格低，应用广，具有良好自洁涂料的研究长期以来受到国内外涂料行的疏水性；而有机氟是目前报道的表面能最低的业的关注。本文对近年来超疏水自

4、洁涂料的研究物质。然而，即使具有最低表面能的光滑平面，进展进行了总结，并指出未来的发展方向。其对水的接触角也只能达到119。。有机氟和有机硅都具有良好的低表面能，应用时须综合考虑1超疏水表面产生的机理二者的优点。科学家在对各种动植物表面进行研究后发固体表面的浸润性不但受表面化学成分影现，自然界存在各种超疏水表面，最典型的是荷响，而且还受表面粗糙程度的控制。制备超疏水叶表面，具有自洁功能，可以“出淤泥而不表面需要构建微观粗糙表面与接枝低表面能物质染”。德国植物学教授W．Barthlott等人在对荷的协同作用。目前，制备

5、超疏水表面的方法主要叶表面进行研究后发现，荷叶表面存在蜡晶和无有：溶胶一凝胶法、相分离法、模板法、蚀刻数的微米尺寸的乳突，他们认为荷叶的自清洁特法、化学气相沉积法、自组装法等等。征是由粗糙表面上微米结构的乳突和蜡晶共同引2．1溶胶一凝胶法起的，并首次提出了“荷叶效应”的概念¨。该法是用含有高活性化学组分的化合物作前江雷在W．Barthlott等人研究的基础上发现，在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，并收稿日期：2014—11—26。作者简介：贺承相(1971一)，男，工程师，主要从事氟硅认为这种微米结构和纳米结

6、构相结合的阶层结构高分子及无机纳米材料的研究开发工作。是引起表面超疏水的根本原因，由此产生的疏水E—mail：hchx1971@163．corn。第3期贺承相等．超疏水自洁涂料研究进展驱体，在液相下均匀混合，并进行水解、缩合反得到了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阵列纳米应，在溶液中形成稳定的溶胶体系；溶胶经陈柱膜。化，胶粒间缓慢聚合，形成凝胶；将配置好的凝2．4蚀刻法胶通过浸渍一提拉、旋涂或喷涂等方法涂布到基蚀刻法是利用激光、等离子体等在基材表面材表面，再经干燥和热处理，制成超疏水表面。蚀刻出双尺度微观结构的超疏水表面

7、。A．V．Rao等人以甲基三甲氧基硅烷为前驱郑傲然等人用激光在玻璃上加工同时具有微体、甲醇做溶剂、氨水为催化剂，通过水解缩合一纳米微细结构的硬模板，再通过浇注聚二甲基反应制成SiO气凝胶，其涂膜对水的接触角达硅氧烷(PDMS)和固化剂来制作弹性模板，弹到173。[。性模板复制了硬模板的纹理；最后，将PDMS聚Q．F．Xu等人在颗粒直径为60nm的硅溶合物浇注在做好的弹性模板上，经烘烤、交联固胶中加人一氨丙基三乙氧基硅烷，缩聚后在玻化后，聚合物表面形成与源模板类似的微纳米结璃基片上镀膜、干燥，硅凝胶颗粒聚集为微米突构图

8、案的超疏水表面材料。经检测，该软刻蚀光起，形成类似于荷叶表面的结构，涂膜的静态接栅样品表面与水的接触角在150。以上¨。触角大于155。，滚动角小于2。，且具有良好的2．5化学气相沉积法热稳定性。该法是使含有一种或多种化合物的气体与基B．Hulya等人在室温下以甲基三乙氧基硅材表面发生气相反应生成超疏水表面。烷为原料，经过水解、缩聚、陈化等过程