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等海洋設(shè)施造成了嚴重困擾。隨著傳統(tǒng)毒料釋放型以及有機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，采用低表面能樹脂結(jié)合仿荷葉表面微結(jié)構(gòu)，進行了防污涂料的研究。
　　在低表面能樹脂方面，根據(jù)有機氟樹脂具有優(yōu)異的低表面能性能但其彈性模量大、性脆以

2、及有機硅樹脂具有良好的彈性，低表面能性能比有機氟樹脂差的特點，通過化學(xué)改性將兩種樹脂有機的結(jié)合在一起。由于這兩類樹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)氧樹脂進行改善，制備了有機硅-有機氟-環(huán)氧樹脂三體系復(fù)合的新型低表面能改性樹脂。通過對三個部分樹脂用量進行優(yōu)化，得到了附著力為1級，與水接觸角達到96°的新型低表面能樹脂。
　　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與羥基氟樹脂作為改性劑對納米二氧化硅進行了表面協(xié)同改性。探討了改性溫度與改性劑用量對改性效果的影響。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)合改性低表面能樹脂與改性納米二氧化硅，采用直接成膜法與微米

4、、納米級填料填充作用進行了仿荷葉表面微結(jié)構(gòu)涂層的制備。對成膜過程中溶劑體系的揮發(fā)速度與納米粉體用量對表面微結(jié)構(gòu)的影響進行了分析，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。通過對涂料常規(guī)力學(xué)性能與疏水性能的測試，對改性樹脂與微納米粉體的用量進行了優(yōu)化，得到在改性樹脂∶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。此時涂膜接觸角為137°，表面能3.99mN·m-1，附著力為1級、沖擊