Page 60 - 《精细化工》2021年第5期

第 38 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.38, No.5
202 1 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2021

功能材料
多孔结构耐磨超疏水薄膜的制备及性能

韦任轩 1,2 ，薛朝华 1,2*

（1. 陕西科技大学 轻工科学与工程学院，陕西 西安 710021；2. 陕西科技大学 轻化工程国家级实验教
学示范中心，陕西 西安 710021）

摘要：为了获得持久稳定的超疏水材料，将聚偏二氟乙烯共六氟丙烯共聚物〔P(VDF-HFP)〕和十六烷基三甲氧
基硅烷（HDTMS）改性的 Al 2 O 3 纳米粒子进行复合并通过溶剂/非溶剂诱导相分离法制备了一种耐磨超疏水薄膜。
采用 SEM、能谱分析仪和接触角测量仪分别对薄膜的表面微观结构、化学组成、水接触角和滚动角进行了表征。
结果表明，制备的薄膜呈多孔微纳米复合微观结构，具有优异的自清洁性和耐机械摩擦性，即使经过 360 个周
期的砂纸（800 目）磨损（100 g 载重）后仍保持超疏水性，水接触角为 155°±2°，滚动角为 5°±2°；此外，薄膜
具有优异的耐酸/碱溶液和紫外灯照射稳定性。
关键词：超疏水性；聚偏二氟乙烯共六氟丙烯；相分离；三氧化二铝，功能材料
中图分类号：TB34 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 05-0914-06 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Preparation and properties of wear-resistant superhydrophobic films

with porous structure

1,2
WEI Renxuan , XUE Chaohua 1,2*
（1. College of Bioresources Chemical & Materials Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an
710021, Shaanxi, China; 2. National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education,
Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China）

Abstract: In order to obtain durable superhydrophobic materials, a wear-resistant superhydrophobic film
was prepared by embedding hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS) modified Al 2O 3 nanoparticles in
poly(vinylidene fluoride co-hexafluoropropylene) [P(VDF-HFP)] via a phase separation technology. The
morphology, chemical composition and hydrophobic properties of the film were characterized by SEM,
EDS and contact angle measuring instrument. The results showed that the prepared film composed of a
porous micro-nano microstructure, and had excellent self-cleaning and abrasion resistance. The film
maintained superhydrophobic after 360 cycles of sandpaper abrasion (800 mesh) under 100 g of loading,
the water contact angle was 155°±2°, and the rolling angle was 5°±2°. In addition, the film had excellent
resistance to solutions with different pH and UV irradiation.
Key words: superhydrophobicity; poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene); phase separation;
aluminum oxide; functional materials

超疏水表面是指水滴接触角大于 150°，滚动角 备耐机械磨损超疏水表面已成为研究热点 [11] 。
[6]
小于 10°的表面 [1-5] ，其具有优异的自清洁 和防污性 目前，构筑耐机械磨损超疏水表面的方法有以
[7]
[8]
[9]
能 ，已被广泛应用于防冰 、防腐蚀 、油水分离 [10] 下三种：一是采用黏合剂来增强超疏水涂层与基材
领域。但超疏水表面稳定性差，在机械摩擦或化学 之间的结合力以提高超疏水表面的机械强度 [12-15] ，
腐蚀等特殊环境中容易失去超疏水性。近年来，制 但该方法制备的超疏水涂层受到磨损后，其超疏水

收稿日期：2021-01-03; 定用日期：2021-02-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210005
基金项目：国家自然科学基金（51572161）
作者简介：韦任轩（1996—），男，硕士生，E-mail: 1756527297@qq.com。联系人：薛朝华（1973—），男，教授，E-mail: xuechaohua@
126.com。