Page 92 - 201907

·1338· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

是涂层表面的微结构在水分子作用下发生改变，润
湿状态由 Cassie 态转变为 Wenzel 态。该实验结果进
一步证实，添加硅酮胶能够提高涂层对基底的附着

强度，并且当硅酮胶用量增加时，附着强度随之增
a—bare glass; b—0; c—0.5%; d—1.0%; e—2.0%; f—5.0%
加，耐水稳定性能得到提高。
图 5 普通玻璃和不同纳米 SiO 2 质量分数下超疏水玻璃

的透明性照片
Fig. 5 Photograph of the transparency of the bare glass
and superhydrophobic glass coated with different
nano-SiO 2 contents

2.5 水对复合涂层疏水性能的影响
2.5.1 涂层的附着力
由前文可知，当硅酮胶质量分数为 1.5%时，纳
米 SiO 2 的最佳质量分数为 2.0%，因此，SiO 2 与硅
酮胶的最佳质量比为 4∶3（后续实验均采用此比
例），通过改变硅酮胶用量研究涂层附着等级的变化
规律，结果见图 6。从图 6 看出，添加硅酮胶后的 图 7 水中浸泡时间对涂层水接触角的影响
Fig. 7 Influence of immersion time in water on the water
涂层附着等级降低，并且附着等级随硅酮胶用量的 contact angle of the coatings
增加而降低（附着等级越低，表示性能越好），当硅
酮胶质量分数为 4%时，涂层的附着性能较好。

图 8 水中浸泡 10 d 后涂层表面的水滴照片
Fig. 8 Photograph of water droplet on the coating surface
after immersion in water for 10 d

2.5.3 耐水冲击性能
将超疏水涂层应用于户外环境中，需考虑雨水

冲击对其超疏水性能的影响。作者自制了 1 种水滴
图 6 涂层的附着等级
Fig. 6 Adhesion strength of the coatings 冲击装置，水流以 50 μL/s 的速度从距离样品表面约
10 cm 的高度落下冲击倾斜 30°放置的样品表面，每
2.5.2 耐水稳定性能
隔 1 h 记录 1 次涂层水接触角，通过改变硅酮胶用
当超疏水涂层在水下应用时，应考虑长期水浸
量研究水冲击时间对涂层水接触角影响，结果如图
泡对其超疏水性能的影响。图 7 是不同硅酮胶含量
9 所示。由图 9 可知，未添加硅酮胶的涂层在冲击 1 h
的复合涂层水接触角随浸泡时间的变化情况。由图
后，接触角迅速下降至玻璃水接触角，这说明涂层
7 可知，未添加硅酮胶的涂层经过 2 d 的水浸泡后，
发生剥离，表面微结构消失，进而变为亲水表面。
涂层全部脱落，变为亲水性表面。逐渐增加硅酮胶
随着硅酮胶用量的增加，涂层水接触角随冲击时间
用量，随着浸泡时间的增加，涂层水接触角下降速
度变缓。结合浸泡 10 d 后涂层表面水滴照片（图 8） 的延长下降减缓，经过 5 h 的冲击测试，含有质量
看出，经过 10 d 浸泡后，水滴在含有质量分数 0~3% 分数 4%硅酮胶的复合涂层变为强疏水表面，其接触
硅酮胶的涂层表面呈铺开状或半球形，表明涂层为 角保持在 140°以上，而其余用量的涂层均变为亲水
亲水表面或一般疏水表面，而在含有质量分数 4% 表面。由表 2 可知，含有质量分数 0~3%硅酮胶的涂
硅酮胶的涂层表面近似球形，其水接触角达到 140° 层在冲击前后的透光率出现变化，而含有质量分数
以上，表明涂层为强疏水表面。此外，在浸泡过程 4%硅酮胶的复合涂层在冲击前后的透光率基本保
中发现，随着硅酮胶用量的增加，涂层的脱落程度 持不变且大于 70%，可满足实际应用中对透明度的
依次减小，当硅酮胶质量分数为 4%时，涂层表面始 要求。结果表明，SiO 2 和硅酮胶所形成的双尺度微
终完好无损，但水滴粘附在上面且不易滚落，可能 纳结构比单尺度的 SiO 2 纳米结构具有更好的耐水冲