Page 145 - 《精细化工）》2023年第10期
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第 10 期                  许志坚，等:  纳米杂化耐磨超疏水环氧树脂涂层的构筑及性能                                   ·2223·


                 近年来，随着对超疏水涂层的深入研究                  [1-3] ，研   构不易被破坏提供的超疏水以及耐摩擦性能。
            究者已经掌握了超疏水涂层的构筑方法，主要是使                                 在上述研究基础上，本文拟向双酚 A 型环氧树
            其获得具有分级的微/纳米粗糙度或者低表面能                     [4-6] ，  脂中加入有机硅改性，并引入长链烷胺纳米粒子
                                            [9]
                                      [8]
                               [7]
            并且赋予了其自清洁 、防腐 、防污 和油水分离                     [10]   C 18 -NH 2 /570@SiO 2 ，使其具有粗糙结构，采用层层
            等功能。但由于超疏水涂层表面微/纳米结构具有机                            组装法制备兼具耐摩擦、柔韧性于一身的超疏水环
            械脆性    [11-13] ，所以大多数超疏水材料的性能在使用                   氧树脂涂层。通过 FTIR 表征纳米粒子的结构，SEM
            中容易退化，导致性能不稳定且成本过高                  [14-16] 。因此，   和 AFM 观察涂层表面的粗糙程度，使用视频接触角
            研制耐磨擦、低成本的超疏水涂层具有重要意义。                             测量仪测试涂层与水的接触角与滚动角，从而对所
                 环氧树脂具有附着力强          [17] 、化学稳定性良好      [18]   制备超疏水环氧树脂涂层进行深入分析研究，为耐
            以及机械性能优异        [19] 等优点，常用于工业生产中。研                磨超疏水涂层的构筑提供新思路。
            究者以环氧树脂涂层作为基材构筑超疏水表面                    [20-22] 。
            这些超疏水涂层的应用性能得到了众多研究团队的                             1   实验部分
            青睐  [23-26] 。ZHU 等 [27] 用硅氧烷对羟基化多壁碳纳米
                                                               1.1   试剂与仪器
            管（HMWCNTs）进行修饰，使其具有超疏水性，
                                                                   双酚 A 型环氧树脂（E51），工业纯，天元合成
            并与环氧树脂混合，在 AH36 碳钢表面制备出优异                          有限公司；正硅酸乙酯（TEOS），AR，国药集团化
            的超疏水环氧树脂涂层。ZENG 等               [28] 采用刮擦和喷
                                                               学试剂有限公司；十八烷基胺（C 18 -NH 2 ），分析纯，
            涂方法制备了底部环氧树脂和顶部硅氧烷改性 SiO 2                         西安瑞禧生物科技有限公司；聚醚胺（D230），工
            组成的超疏水涂层。朱文澄等              [29] 使用十八烷基三甲
                                                               业纯，亨斯曼（中国）有限公司；γ-甲基丙烯酰氧
            氧基硅烷（OTMS）对纳米 SiO 2 进行表面疏水改性，
                                                               基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、2,4,6,8-四甲基环
            并将其添加到有机硅树脂（SI）中，然后采用两步
                                                               四硅氧烷（D 4 H），工业纯，南京经天纬化工有限公
            法在聚乙烯（PE）薄膜表面固化制备出耐磨性良好                            司；无水乙醇、氨水，AR，天津市天力化学试剂有
            的 PE 基固化超疏水复合涂层。WANG 等                [30] 利用低
                                                               限公司；烯丙基缩水甘油醚（AGE），AR，上海阿
            表面能的十八胺提供疏水性长链烷基和在碱性条件
                                                               拉丁生化科技股份有限公司；KP22 催化剂，AR，
            下产生缩聚的多巴胺提供黏合效果形成无毒的十八                             上海中子星化工科技有限公司。
            胺/聚多巴胺系统。将其应用在纳米纤维素上增长了                                RE-201D 型旋转蒸发仪，西安太康生物有限公
            疏水长链，增加了表面粗糙度，从而制备出超疏水                             司；DHG-9247A 型鼓风干燥箱，上海精宏实验设备
            纳米纤维素薄膜。ZHANG 等            [31] 受到蜗牛硬壳和软           有限公司；金俊虹 C-10S 型等离子刻蚀机，上海茂
            表皮理想组合的启发，使用水凝胶底漆来黏合氟化                             虹等离子技术有限公司；Vector-22 型傅里叶变换红
            纳米粒子表面和基质，制备了可与各种基材快速接                             外光谱仪（FTIR），德国 Bruker 公司；Zetasizer Nano
            触黏附，具有强而可控的黏附强度、前所未有的机                             ZS 90 纳米粒度及 Zeta 电位分析仪，英国马尔文帕
            械变形能力、易于去除、可重复黏附和简单回收特                             纳科有限公司；Ultima  Ⅳ型广角 X 射线粉末衍射仪
            性，且对水和油等液体具有极端排斥作用的超双疏                             （XRD），日本理学株式会社；AXIS SUPRA 型 X
            表面。LIU 等     [32] 设计了一种多功能聚合物，通过向                  射线光电子能谱仪（XPS），英国岛津公司；S-4800
            其中加入各种颜色疏水性纳米材料和选择性溶剂，                             型场发射扫描电子显微镜（SEM），日本日立公司；
            制备出拥有良好的柔韧性，并保护基材免受腐蚀的                             SPI3800N/SPA400 型原子力显微镜（AFM），日本精
            水基超疏水涂层。韦任轩等             [33] 将聚偏二氟乙烯共六            工电子有限公司；JC-2000C1 型视频接触角测量仪，
            氟丙烯共聚物〔P(VDF-HFP)〕和十六烷基三甲氧基                        上海中晨数字技术设备有限公司；Model339 型摩擦
            硅烷（HDTMS）改性的 Al 2 O 3 纳米粒子进行复合，                    试验机，深圳市致佳仪器设备有限公司；Cary 5000
            并通过溶剂/非溶剂诱导相分离法制备了一种呈多                             型紫外-可见分光光度计，美国 Varian 公司。
            孔微纳米复合微观结构、水接触角（WCA）为                              1.2   合成方法
            155°±2°、滚动角（SA）为 5°±2°的耐磨超疏水薄膜。                    1.2.1  1,3,5,7-四(2,3-环氧丙基)-1,3,5,7-四甲基环四
                                                                               EP
            前人通过在环氧树脂涂层中添加纳米粒子使其表面                                   硅氧烷（D 4 ）的合成
            形成粗糙结构，并且使用不同的构筑方法已经制备
            出耐磨超疏水涂层，但依靠长链烷基改善疏水性依
            旧具有较大研究空间。将十八烷基胺纳米粒子引入
            环氧树脂涂层后既能拥有环氧树脂良好的机械性
            能，又能拥有十八烷基胺低表面能且长碳链内部结
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