Page 217 - 精细化工2020年第2期
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第 2 期 金大钺，等: 短氟碳链含氟硅烷偶联剂及其疏水涂层的构建 ·419·
下固化，使得硅溶胶颗粒间的羟基充分交联，提高 会滞留在玻璃表面，无法起到清洁玻璃表面灰尘颗
了涂层的硬度。 粒的效果。如图 12b 所示，当水滴碰到涂覆了疏水
2.6 涂层的透过率 涂层的玻璃时，碳粉会粘附在水滴上并随着水滴滚
采用紫外-可见分光光度计测定了不同硅烷偶 落。所以，制备的疏水涂层具有较好的自清洁性能。
联剂修饰涂层的透过率，结果见图 11。
3 结论
本文合成了一系列短氟碳链含氟硅烷偶联剂并
构建了疏水涂层，得到如下结论：
（1）短氟碳链含氟硅烷偶联剂的结构明确，相
对分子质量分布较窄。
（2）相同结构类型的含氟硅烷偶联剂修饰涂层，
随着氟含量的逐渐增大，水接触角逐渐变大。相似
相对分子质量及氟含量情况下，直链型含氟硅烷偶
联剂修饰的涂层疏水性优于支链型修饰的涂层。合
成的含氟硅烷偶联剂中，DF3 修饰的涂层的水接触
图 11 疏水玻璃和原始玻璃的透过率曲线 角最大，达到 141.6°。
Fig. 11 Transmittance curves of hydrophobic glass and original （3）硅溶胶体系中添加 KH550 后，制得涂层的
glass
表面粗糙度显著提高。涂层的附着力均达到 1 级，
如图 11 所示，在人眼最敏感的光波波长 550 nm 涂层硬度均达到 H。
处，原始玻璃的透过率大概在 91.8%，与原始玻璃 （4）涂覆了疏水涂层玻璃的可见光透过率略低
相比，疏水涂层的透过率略有降低，透过率均超过 于原始玻璃，均达到 82.9%以上。
82.9%。表 4 显示了不同硅烷偶联剂修饰的涂层在波 （5）制备的疏水涂层具有较好的自清洁性能。
长为 550 nm 处的透过率。从表 4 可知，不同硅烷偶 下一步的研究重点是合成聚合度更大的直链型
联剂修饰涂层的透过率相近。随着硅烷偶联剂相对 或支链型含氟硅烷偶联剂，用其修饰涂层基底，期
分子质量的增大，透过率略有降低。这可能是因为 望修饰的涂层达到超疏水的效果。
相对分子质量大的硅烷在涂层基底表面组装后形成
参考文献：
的分子层厚度较大。由于表面粗糙度在一定程度上
[1] Abu-Dheir N, Rifai A, Yilbas B S, et al. Sol-gel coating of colloidal
会影响透光性能，微米-纳米结构会降低涂层的透过
particles deposited glass surface pertinent to self-cleaning applications[J].
率 [17] ，而本文方法制备的涂层表面粗糙度均小于 Progress in Organic Coatings, 2019, 127: 202-210.
100 nm，可以尽可能减少光的散射 [18] ，因此，涂层 [2] Özmen E, Durán A,Castro Y. Hydrophobic and oleophobic sol-gel
的透过率并没有降低很多。 coatings on glass substrates for usage at high temperatures[J].
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2.7 涂层的自清洁性能
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将碳粉作为灰尘颗粒放置在涂覆了用 F2 修饰 coatings on glass by single step sol-gel route[J]. Surface & Coatings
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[7] Schutzius T M, Bayer I S, Tiwari M K, et al. Novel fluoropolymer
图 12 原始玻璃(a)和疏水玻璃(b)的自清洁效果 blends for the fabrication of sprayable multifunctional superhydrophobic
Fig. 12 Self-cleaning effect of (a) original glass and (b) nanostructured composites[J]. Industrial & Engineering Chemistry
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如图 12a 所示，当水滴碰到原始玻璃时，水滴 （下转第 432 页）
