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超疏水表面是指水接触角大于150°,且水滴很难稳定停留的表面。自然界许多表面均有类似性能,如鸟类的羽毛,水黾的腿部以及蝉翼的翅膀等。受这些动植物表面的启发,人们发现超疏水性能在日常生活中具备巨大的应用价值,如设备表面的防污自清洁,天线外壳的防雨雪,水处理时的油水分离及液体运输中的流体减阻等。在超疏水表面的制备过程中,往往涉及到低表面能物质的使用与微观粗糙结构的构建。一些典型的低表面能物质如氟硅烷往往价格昂贵且不环保,而微观粗糙结构存在着耐磨耐久性较差的问题。因此,发展无氟超疏水表面并增加其耐磨耐久性,在超疏水领域中具有重要的研究意义。 为避免毒性试剂和氟硅烷的使用,本文分别使用溶剂诱导相分离法和蒸汽诱导法构建丙烯酸树脂基和聚乙烯蜡基超疏水表面。 首先,分别以乙酸乙酯和乙醇为溶剂和非溶剂制备混合溶剂,进一步将二氧化硅(SiO2)和异氰酸酯三聚体交联剂分散在混合溶剂中,并对丙烯酸树脂膜进行浸渍涂膜。薄膜表面在混合溶剂诱导下产生相分离,形成蓬松、多尺度的孔洞结构。在纳米SiO2和微米孔洞结构的共同作用下,该涂膜同时具备超疏水性(158±3°)、疏酸奶性(145±3°)和自清洁性。交联剂的引入使SiO2与丙烯酸树脂间有效化学键合,使涂膜经历35个周期的砂纸磨损(100g负重)后仍保持超疏水性。 其次,以低熔点聚乙烯蜡为原料,通过蒸汽诱导的方法制备超疏水涂膜。SiO2纳米粒子、羟基丙烯酸树脂、交联剂与低熔点的聚乙烯蜡在70℃条件下充分混合,冷却至30℃后浸渍涂布在玻璃基材上。通过聚乙烯蜡配比的调整及制备过程的控制,乙酸乙酯蒸发后基材表面形成了“地毯型”簇状蜡晶。当聚乙烯蜡添加量为25%时,该涂膜具备163±5°的水接触角和146±2°的酸奶接触角。此外,“地毯型”蜡晶结构与SiO2的协同作用使涂膜同时具有良好的耐刮性和耐磨性,及在油相污染后的自清洁性。 最后,为探究聚乙烯蜡超疏水涂膜的适应性及表面形貌的影响因素,进一步以不同基材、不同制备条件(冷却温度/冷却方式/干燥温度/干燥时间)、不同蜡基(棕榈蜡/蜂蜡)和不同种类的疏水SiO2对涂膜进行制各和表征。结果证明涂膜形貌及疏水性均受制备条件和蜡基种类的影响,而疏水SiO2种类对其影响不大。 以上两种超疏水涂膜均使用了无氟材料与环保型溶剂,且制备过程简单、重复性好,具有广阔的应用前景。