Page 125 - 《精细化工》2021年第10期
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第 10 期 朱文澄，等: PE 基聚硅氧烷/改性 SiO 2 超疏水薄膜的构筑 ·2055·
进行了 SEM 测试，见图 10。从图 10 可见，在 100 粗糙度。根据 CASSIE 等提出的模型解释 [22] ，材料
mm×100 mm 的 PE 基材表面，复合涂层 S1 表面较为 表面微观结构粗糙度的增加有助于疏水性的提高。
光滑平整，未有凸起，添加了 OTMS-SiO 2 的复合涂
层表面开始出现颗粒状凸起，这是由于纳米尺寸的
OTMS-SiO 2 微观聚集形成了多尺度的微纳结构，增
加了表面粗糙度。随着 OTMS-SiO 2 添加量的进一步
增加，聚集体分布更加密集，粗糙度进一步增加。
而 OTMS-SiO 2 添加量达到 12%时，OTMS-SiO 2 发生
严重团聚，破坏了成膜的连续性，这对复合涂层的
耐磨性会产生不利影响，因此，选取 OTMS-SiO 2 的
最佳添加量为 8%。
为进一步分析复合涂层的表面形貌，采用原子
力显微镜对复合涂层 S1 和 S3 进行了测试，如图 11
所示。由图 11 可以观察到，复合涂层 S1 的平均粗
糙度（R a）为 2.39 nm，根均方粗糙度（R q）为 1.64 nm，
说明表面具有较好的平整性，而复合涂层 S3 的表面
有山峰状不规则小凸起，R a =73.4 nm，R q =91.4 nm，
表面粗糙度远大于 PE 薄膜。这是因为，纳米 SiO 2
a、b—复合涂层 S1；c、d—复合涂层 S3；e、f—复合涂层 S4
微观聚集，涂层表面分布着由纳米尺寸的 SiO 2 团聚
体构成的多层级粗糙结构。同时这种结构有利于截获 图 10 PE 表面不同 OTMS-SiO 2 添加量的复合涂层的
SEM 图
更多的空气，赋予涂层超疏水性能。结合 SEM 的结
Fig. 10 SEM images of PE surface coated by composite
果，证明了疏水改性纳米 SiO 2 确实增加了涂层表面的 coatings with different content of OTMS-SiO 2
图 11 超疏水复合涂层 S1（a~c）和 S3（d~f）的 AFM 图
Fig. 11 AFM images of superhydrophobic composite coatings S1 (a~c) and S3 (d~f)
2.3 复合涂层应用性能 采用了在低表面能材料表面增加粗糙度来提高表面接
2.3.1 复合涂层耐磨性分析 触角以实现超疏水，构筑的粗糙表面结构容易被破坏，
涂层的耐磨性是涂层应用性能的重要指标，由于 不同添加量的 OTMS-SiO 2 对复合涂层的稳定性有一
