Page 55 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 张雪梅，等: 喷涂法制备硅藻土/Al 2 O 3 超疏水涂层 ·259·

超疏水涂层，涂层一侧朝下放置在 120 目砂纸上，
样品上方放置质量为 200 g 砝码，在砂纸上移动
5 cm，往复运动一次记为一个磨损周期，如图 7d 所

图 5 玻璃改性前后表面超疏水性（a）及超疏水玻璃表 示。经过 100 个磨损周期后，将染色后的水滴滴在
面水喷射现象（b）、水下银镜现象（c）、水滴弹跳 磨损后的涂层表面，水滴仍能保持球状，如图 7a 所
现象（d）的照片 示。经测试，磨损后涂层表面静态水接触角仍高达
Fig. 5 Photographs of superhydrophobic properties of 146.3°，见图 7c。将涂层磨损部位进行 SEM 分析，
original glass and modified glass (a), phenomenon
of water jet on the surface of modified glass (b), 结果发现，涂层表面被磨损后，其厚度变薄，但其
silver mirror phenomenon of modified glass 表面仍能够观察到明显的粗糙分级结构（图 7b）。
underwater (c) and bouncing phenomenon of water 线性摩擦实验、SEM 分析及静态水接触角测试结果
droplets on the surface of modified glass (d)
表明，环氧树脂的加入将改性后的硅藻土粒子和
2.3.2 超疏水涂层在多种基底表面适用性 Al 2 O 3 粒子之间粘接，同时也将硅藻土及 Al 2 O 3 粒子
为了研究超疏水涂层对不同基底表面改性的适 牢固地粘接在基底材料表面。正是由于环氧树脂的
用性，本实验选取多种基底材料（棉布、木块、海 粘接作用，使涂层在基底表面具有一定的粘附性，
绵、不锈钢板、聚氨酯泡沫、不锈钢网、滤纸），在 表现出良好的耐机械磨损性能。
最佳制备条件（过程同 1.2 节）下获得不同基底表
面的超疏水涂层。将染色后的水滴分别滴在喷涂涂
层的多种基底表面，水滴均能长时间保持球状形态，
如图 6 所示。静态水接触角测试结果显示，超疏水
涂层喷涂于不同基底的静态水接触角均高于 150°。在
多种基底中，超疏水海绵表面静态水接触角最低。这
主要是由于海绵的三维网络结构，导致水滴的一部分
陷入网孔中，所以表面静态水接触角较小。以上结果
表明，本方法制备的超疏水涂层可适用于多种基底，
在日常生活和工业生产中具有广泛的应用前景。

图 7 超疏水不锈钢板磨损实验后表面超疏水性（a）、
SEM 图（b）、静态水接触角（c）及实验装置图（d）
Fig. 7 Superhydrophobic property (a), SEM image (b),
static water contact angle (c) of superhydrophobic
stainless steel plate after mechanical abrasion test
and experimental device diagram (d)

2.3.4 涂层附着性
为了研究涂层粘附性，本研究将涂层喷涂于光
滑的玻璃表面，如图 8b 所示。采用胶带剥离实验法
进行涂层附着性能测试，具体方法为：将待测试样
品固定在工作台上，涂层表面贴上得力公司产
“391806”胶带，用 2 kg 砝码缓慢滚过贴有胶带的
涂层表面，保证胶带纸与涂层表面紧密接触。随后，
将胶带快速撕下，完成一次剥离，如图 8a 所示。每

图 6 超疏水涂层在不同基底上的表面水滴状态及接触 剥离 20 次测试一下其表面静态水接触角，如图 8d
角照片 所示。
Fig. 6 Photographs of surface droplet state and contact angle 结果显示，随着剥离次数的增加，静态水接触
of superhydrophobic coating on different substrates
角稍有下降。经过 100 次剥离实验后，涂层表面出
2.3.3 涂层耐机械磨损性能 现少量剥落，在其表面滴加水滴，水滴仍能长时间
耐机械磨损性能是阻碍超疏水涂层广泛应用的 保持近球状（图 8c）。100 次剥离实验测试后涂层表
关键问题，本研究采用线性磨擦测试法 [17] 评价涂层 面静态水接触角仍高达 158.6°，表明涂层与基底之
的耐磨损性能。在 2 cm×2 cm 的不锈钢板表面制备 间具有良好的粘附性。