Page 118 - 《精细化工》2021年第4期
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·752· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
显减少。由图 4c 可见，在涂料中掺杂 PDMS 后，纸 与荷叶表面的微纳米粗糙结构类似，符合 Cassie 模
张纤维表面也被聚合物覆盖，但粗糙度明显减少， 型 [20] 。这种表面的微纳米分级结构可以捕获大量空
说明 PDMS 的加入使喷涂纸更易于铺展在纤维表 气，从而在水与涂层中间形成一层“空气膜”，这
面。由图 4d 可见，当涂料中进一步掺杂 SiO 2 后， 层“空气膜”使得水滴只能够停留在由固-液界面和
气-液界面组成的复合界面上，大大减少水与纸张表
聚合物将 SiO 2 固定在纸张纤维表面，其中，纳米 SiO 2
聚集形成微米团簇，团簇中有大量的空隙，此结构 面的接触面积，从而极大地提高了疏水性能 [21] 。
a—普通纸张；b—PFEK 喷涂纸；c—PFEK/PDMS 喷涂纸；d—PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸
图 4 不同纸张样品的 SEM 图
Fig. 4 SEM imgaes of paper samples
采用 EDS 对 PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸表面的元 采用原子力显微镜（AFM）对不用纸张样品的
表面粗糙度进行了表征，见图 6。由图 6a 可以看出，
素进行测试，见图 5。由图 5a 可知，PFEK/PDMS/SiO 2
喷涂纸表面主要分布 C、O、Ca、Si 4 种元素，其中， PFEK 喷涂纸的涂层相对比较平整，算术平均高度
Ca 主要分布在纤维之间的缝隙中，这是由于纸张在 （S a ）为 1.95 nm，根均方高度（S q ）为 2.64 nm，
生产过程中加入了用于改善纸张性能的 CaCO 3 作为 最大峰高只有 27.5 nm。PFEK/PDMS 喷涂纸涂层的
添加剂。Si 元素主要分布于纤维表面，证明了聚合 粗糙度与 PFEK 喷涂纸涂层类似，都较为平整，其
物将 SiO 2 固定于纸张纤维上。从 EDS 能谱图（图 S a 为 2.14 nm，S q 为 3.50 nm，最大峰高为 35 nm（图
5b）可以看出，C、O、Ca、Si 4 种元素峰都比较明 6b）。由图 6c 可见，当涂料中掺杂 SiO 2 后，S a 为
显，其中，Si 质量分数为 9.31%，说明 SiO 2 主要分 26.5 nm，S q 为 34.2 nm，最大峰高为 275 nm，说明
布在表面。 SiO 2 形成的团簇可以有效增加表面粗糙度。
