Page 59 - 精细化工2019年第10期

第 10 期 乔燕芳，等: 定向防粘附润滑涂层制备及其性能 ·2025·

为下一步氟硅烷的气相沉积提供了条件。 全氟辛基三氯硅烷与塑料基材表面的水分子水解生
将紫外/臭氧处理后的片材用双面胶粘附在聚 成的三羟基（1H,1H,2H,2H-全氟辛基）硅烷与基材
四氟乙烯容器盖子上，容器底部滴约 150 μL 1H,1H, 表面的羟基形成共价键，且相邻的 Si 原子与 O 原子
2H,2H-全氟辛基三氯硅烷，密封常温放置 24 h。 形成共价键，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷通过
1.2.3 灌注润滑液 基材表面的羟基形成单分子层，然后相邻的硅烷间
将表面功能化处理后的样品浸泡在盛有全氟聚 发生缩聚。
醚的烧杯中。然后将烧杯放置在超声波清洗器中超
声 15 min，利用超声振动使得润滑液完全填充在基
材的空隙中。最后将全氟聚醚浸泡后的样品竖直放
置，以除去表面过多的润滑液。
1.2.4 结构与性能测试
红外光谱测试：采用傅里叶红外光谱仪在 4000~
1
500 cm 对氟硅烷沉积后生成的物质进行测试。
表面形貌分析：利用 SEM 对功能化处理后的样
品表面形貌进行观察。

粗糙度及水接触角变化测试：将经过不同压力
图 2 氟硅烷缩聚产物红外光谱图
和摩擦次数的塑料片材放置在水平桌面上，用表面
Fig. 2 FTIR spectra of fluorosilane condensation products
粗糙度测量仪对表面进行粗糙度测量，探针行程为
200 mm；用接触角测量仪测量蒸馏水初始及 10 min 2.2 表面形貌分析
后在不同粗糙表面的接触角，每个样品表面选取 3 图 3 为 PP 表面（粗糙度 R a ≈1.891 μm）氟硅烷
个不同位置测试，取平均值，为了探究粗糙表面在 沉积后的 SEM 图像，图 3b 中插图为水滴在该表面
压力影响下疏水的稳定性，测试液体体积设为 20 μ 上的润湿图像。如图 3a 所示，基材表面的微观结构
L。 为有序定向排布的“沟槽”，这些“沟槽”为锁住润
滑液提供了条件。同时基底表面“沟槽”的定向排
接触角和倾斜角测试：用接触角测量仪测量蒸
布可以诱导表面的液体朝固定方向滑动。从图 3b 中
馏水、十二烷在样品表面的静态接触角（CA）；通
过倾斜测量平台直至液滴滑动，倾斜的角度为倾斜 可以看到每条“沟槽”表面有不规则的凸起结构，
在其表面分布着大小不同的颗粒。表面的分级微结
角（TA）。样品沿砂纸打磨的方向记为 Y 轴，其垂
构可以提高疏水性能，也为储存更多的润滑液提供
直方向记为 X 轴，分别测试液滴沿 Y 轴和 X 轴方向
了可能。
的倾斜角。每个样品表面选取 3 个不同位置测试，

取平均值，测试液体体积为 5 μL。
防粘附性测试：分别将约 40 μL 的沐浴露、蜂
蜜滴在倾斜 30、大小为 20 mm70 mm 的 PP 润滑
表面，观察不同时刻的滑动情况。
稳定性测试：通过浸渍提拉实验，将 20 mm
70 mm 未处理 PP 片材和制备的润滑涂层 PP 片材分

别浸泡在沐浴露、蜂蜜中 0.5、24、48、72、96 h， 图 3 氟硅烷沉积表面 SEM 图像
浸泡面积为 20 mm50 mm。然后将片材沿竖直方向 Fig. 3 SEM images of fluorosilane deposited surface
缓慢取出并悬空静置 10 min 后称量，计算出浸泡前
2.3 接触角、倾斜角和防粘附性分析
后增加的重量记为表面残余量。
通过测量接触角和倾斜角可知，未处理的 PP
2 结果与讨论 表面水接触角 CA 为 911，具有轻微的疏水性，
十二烷的接触角为 81，表面亲油，测试结果如表
2.1 红外光谱分析 1 所示。当利用砂纸在表面构造一定的粗糙结构后
图 2 是氟硅烷缩聚产物红外光谱图。 （R a ≈1.891 μm）水接触角增加至 1352，说明表
–1
如图 2 所示，2926 cm 为—CH 2 的反对称伸缩 面的粗糙结构“截留”了一定的空气使液滴在表面
–1
振动峰，1450、1240 cm 分别为—CF 3 、—CF 2 的吸 形成气-液接触，提高了疏水性。但十二烷在粗糙表
–1
收峰，1100 cm 为 Si—O—Si。说明 1H,1H,2H,2H- 面完全润湿，不存在接触角。这是由于，液体在粗