Page 46 - 精细化工2019年第10期

·2012· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

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料在 Q235 钢片表面构建复合涂层，对制备的复合 在 3438 和 946 cm 处分别为 SiO 2 颗粒表面硅
涂层的疏水性和耐磨损次数进行了测试，其结果如 羟基伸缩振动峰和拉伸振动峰，2925 和 2854 cm –1
–1
表 2 所示。 为甲基和亚甲基的伸缩振动峰，1465 cm 为 C—O
键的伸缩振动峰，1091 和 792 cm –1 分别是 Si—O
表 2 改性 SiO 2 颗粒含量对涂层疏水性和耐磨损性的影响 —Si 键的反对称收缩振动峰和对称收缩振动峰。对
Table 2 Effect of the modified SiO 2 particle content on the 比 SiO 2、HDTMS 和改性 SiO 2 红外谱图可见，HDTMS
hydrophobicity and wear resistance of the coatings
–1
和改性 SiO 2 在 2925 和 2854 cm 处均出现甲基和亚甲
样品编号 涂料编号 静态接触角/(°) 循环磨损次数
基伸缩振动峰，且随着 HDTMS 对 SiO 2 颗粒的改性，
钢片@S1 S1 131° 460 –1
3438 和 946 cm 处的峰强减弱，新增了 2925 和 2854
钢片@S2 S2 135° 455 –1 –1
cm 的甲基和亚甲基对应峰，此外，在 1091 cm 附近
钢片@S3 S3 144° 430
峰变宽，表明 SiO 2 颗粒表面的羟基峰减弱，SiO 2 颗粒
钢片@S4 S4 151° 400
表面成功接上了—CH 2 (CH 2 ) 14 CH 3 长链 [24] 。另外，复
钢片@S5 S5 153° 285 –1
合涂层相比于改性 SiO 2 颗粒 946 cm 处的硅羟基
–1
由表 2 可知，随着涂料中改性 SiO 2 颗粒含量 峰更弱，1465 cm 处的 C—O 峰微弱，表明复合涂
的增加，涂层的疏水性增加，但是涂层的耐磨损性 层内有机硅烷在水解和缩合过程中与改性 SiO 2 颗
则有所减弱。这是因为改性 SiO 2 颗粒含量增多， 粒表面的硅羟基进行了缩合反应，以 Si—O—Si 键
疏水性颗粒增多，构建涂层表面粗糙度增大，涂层 将改性 SiO 2 颗粒衔接成网络结构。
2.3.2 对改性前后 SiO 2 进行热重分析（TGA）
表面接触角增大，但随着改性 SiO 2 颗粒含量的增
多，对改性 SiO 2 颗粒起衔接固定的聚硅氧烷含量 为了进一步解释 HDTMS 成功修饰了 SiO 2 ，对
则相对减少，对颗粒的束缚减弱，故耐磨损性相对 SiO 2 和经 HDTMS 改性的 SiO 2 进行热重分析，结
减弱。当改性 SiO 2 颗粒含量为 2.00 g（S4）时，涂 果如图 3 所示。

料涂覆在金属钢基表面形成的复合涂层具有超疏
水性，其表面静态接触角达到 151°，并且涂层还具
有优异的耐磨性能，继续增加改性 SiO 2 颗粒含量
时，由于衔接固定改性 SiO 2 颗粒的聚硅氧烷含量
相对减少，难以有效束缚颗粒，使耐磨损性明显下
降。因此，当改性 SiO 2 颗粒含量为 2.00 g， MTES
为 1.34 g、DEDMS 为 0.74 g 时，所制备的疏水涂
料（S4）在基体表面制得的涂层具有超疏水性和良
好的耐磨损性。
2.3 对改性前后 SiO 2 和复合涂层进行结构分析

2.3.1 对改性前后 SiO 2 和复合涂层进行红外分析 图 3 SiO 2 和改性 SiO 2 的 TG 曲线
SiO 2 、HDTMS、改性 SiO 2 和复合涂层（S4 涂 Fig. 3 TG curves of SiO 2 and the modified SiO 2
料）的红外谱图如图 2 所示。
由图 3 可见，在 30~170 ℃内，SiO 2 和改性 SiO 2
均有少量质量损失，SiO 2 的质量损失比改性 SiO 2
的大，结合图 2 红外谱图可推测，质量损失的主要

成分是 SiO 2 表面的硅羟基；随着温度的升高，SiO 2
的质量损失量几乎不变，而改性 SiO 2 在 330~540 ℃内
进行了第二次分解，样品质量损失较多，主要是因为改
性包裹在 SiO 2 表面的长链烷基分解。表明 SiO 2 颗粒经
HDTMS 改性，其表面成功接上了—CH 2 (CH 2 ) 14 CH 3 长
链，这与图 2 红外谱图分析的结果一致。
2.4 涂层的疏水性分析
S4 疏水涂料在钢片、铝合金、玻璃片、纸片、
图 2 SiO 2 、HDTMS、改性 SiO 2 和复合涂层的红外谱图
Fig. 2 FTIR spectra of SiO 2 , HDTMS, modified SiO 2 and Al 2 O 3 陶瓷、地板砖不同基材表面制备的改性 SiO 2 /
the composite coating 聚硅氧烷复合涂层的疏水性情况如图 4 所示。