高耐磨超疏水高分子復(fù)合涂層設(shè)計、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和難點。針對大型風(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脂，設(shè)計新型超疏水涂層配方，采用工藝簡單、

2、條件易控的流延法和噴涂法在玻纖/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料基板上制備超疏水涂層。配方設(shè)計主要考慮不同粒徑納米粒子及其組合與樹脂和稀釋劑的配比優(yōu)化問題。重點研究了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，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)過落沙沖擊磨損后，包覆在粒子外面的表層樹脂受到一定程度的破壞，粒子由樹脂團(tuán)里裸露出來，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