水性环氧树脂超疏水涂层的制备及其性能研究

Abstract

表面性质是固体材料最重要的理化性质之一，许多物理化学过程，如吸附、催化、粘合、摩擦等都与物质的表面性能密切相关。而浸润性又是材料表面性质的一个主要方面，在催化、涂饰、防水、生物医用材料等领域有着重要作用。近年来，超疏水表面引起了人们的广泛关注，它在工业生产及生物医用领域都有着极其广阔的应用前景。例如，卫星、天线及玻璃表面的防雪、交通指示灯的自清洁、船体表面减阻、纺织品防污、金属精炼及细胞运动性等。因此，研究和开发具有特殊表面浸润性的材料对加深表面现象认识、扩展材料应用范围及提高材料应用性能有着重要的意义。 本实验采用一种有机/无机杂化的方法，改性水性环氧树脂乳液，制备出静态接触角在161°，滚动角小于5°，涂层硬度大于6H（铅笔硬度）的一种超疏水表面。通过一系列正交对比实验，优化了改性工艺、总结出最优实验参数，整个实验过程简便、成本低廉，有望应用于大规模工业化生产和实际应用。观察水在制备的超疏水涂层表面冷凝和蒸发情况，发现液滴可以在极易滚落和被紧紧粘在表面上无法下流，这两种状态之间相互转化，出现上述现象的原因可能在于超疏水表面上的两种接触状态（Cassie态和Wenzel态）之间存在着相互转化的可能性，不同的外界条件可以促使向不同方向的转化。更重要的是，该现象的发现以及冷热转换Peltier电热装置的设计和组装，使我们能够随意并且是可逆的控制涂层表面的润湿性及其粘滞性，据此，我们提出了一个通过温度控制，实现Cassie状态可逆智能恢复的新机理，开拓了一个材料表面改性的新方法领域，并列举出几个可能的实际应用领域