Page 47 - 精细化工2019年第10期

第 10 期 徐兵兵，等: 改性 SiO 2 /聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能 ·2013·

158°。在摩擦过程中水接触角始终保持在 158°和
161°之间，表明涂层经过多次摩擦后超疏水性不仅
没有降低，反而有所增强。直到经过 400 周次摩擦
磨损后，样品表面疏水涂层被大量消耗，钢片基底
部分显露，从而导致接触角急剧下降。通过上述实
验证实了改性 SiO 2 /聚硅氧烷复合无氟超疏水涂层
材料不仅具有良好的耐磨损性，而且其疏水性可在
一定条件下通过表面的摩擦增强与恢复。

a—不同 pH 的水滴在钢片@S4 表面；b—不同 pH 的水滴在玻璃
片@S4 表面；c—不同 pH 的水滴在纸片@S4 表面；d—水滴和
甲基蓝溶液滴在地板砖@S4 表面；e—S4 涂料在不同基体材料
表面

图 4 复合涂层表面疏水性能
Fig. 4 Hydrophobicity of composite coating surfaces

从图 4 中可以看出，不同 pH 的水滴滴在各涂
层表面均形成球状液滴，这表明 S4 涂料在各种基
体表面所制备的复合涂层均具有较好的疏水性和
化学稳定性。通过接触角测量仪进一步测量各基体
表面复合涂层的水滴静态接触角（图 4e），发现各
基体表面复合涂层的接触角均大于 150°，表现出超
疏水性，这表明 S4 涂料可以在许多基体表面制备
无氟超疏水涂层。
2.5 自清洁性测试 a 1—石墨粉洒在钢片@S4 表面，a 2—水滴冲刷 a 1 后；b 1—石墨粉
洒在铝合金@S4 表面，b 2—水滴冲刷 b 1 后；c 1—石墨粉洒在玻璃片
超疏水涂层材料由于表面特殊的润湿性通常
@S4 表面，c 2—水滴冲刷 c 1 后；d 1—石墨粉洒在 Al 2O 3 陶瓷@S4
具有自清洁性，水滴很容易从涂层表面滚落并将表 表面，d 2—水滴冲刷 d 1 后
面的污染物带走 [17] 。为了证明 S4 疏水涂料在各基
图 5 复合涂层的自清洁性能
体表面制备的改性 SiO 2 /聚硅氧烷复合涂层具有自
Fig. 5 Self-cleaning ability of the composite coatings
清洁性，将石墨粉模拟污染物撒在钢片@S4、铝合
金@S4、玻璃片@S4 和 Al 2 O 3 陶瓷@S4 表面，并以
10°的倾斜角放置。如图 5 所示，当水滴从一定高
度滴落在超疏水涂层上时，水滴滚动过涂层表面，
将石墨粉尘带走，使表面重新恢复清洁状态，表明
S4 疏水涂料在各个基体表面所制备的改性 SiO 2 /聚
硅氧烷复合涂层均具有良好的自清洁性。
2.6 耐磨损性测试分析
涂层表面在砂纸表面磨损周次与对应接触角的关
系见图 6。如图 6 所示，S4 疏水涂料在钢片表面制

备的涂层，按照图 1 实验装置进行磨损性测试，在
图 6 涂层表面在砂纸表面磨损周次与对应接触角的关系
进行磨损测试之前涂层的接触角为 151°，具有一定 Fig. 6 Relationship between the contact angle and the
的超疏水性，经摩擦后，涂层疏水性增加，可达到 abrasion cycles of the coating surface against sandpaper