微膠囊共混法構築自修復型超疏水塗層

《微膠囊共混法構築自修復型超疏水塗層》是依託湖北大學，由姚麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：微膠囊共混法構築自修復型超疏水塗層
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：姚麗
• 依託單位：湖北大學

項目摘要

超疏水表面在金屬減阻、油水分離以及自清潔等方面均顯示出其獨有的優勢，但其表面結構容易被破壞，從而喪失超疏水性能。因此，對自修復型超疏水表面的研究勢在必行。現有研究大多需對基體材料的組成及結構進行精細設計，對普適性聚合物的自修復型超疏水表面研究不足。本申請擬採用具備微-納結構的脲醛樹脂微膠囊裝載氟化單體（全氟辛基三甲氧基矽烷、氟化多異氰酸酯），通過共混法與環氧樹脂或聚氨酯共混。氟化單體中的全氟鏈段會緩慢向微膠囊外表面遷移、向空氣界面伸展；而三甲氧基矽烷/異氰酸酯基團則與脲醛樹脂微膠囊表面的羥基反應，使全氟組分接枝於微-納結構表面，得到超疏水塗層。當發生刮蹭或磨損時，微膠囊釋放氟化單體，聚合修復損傷部分，從而實現表面超疏水性能的恢復。本研究能拓展自修復型超疏水塗層的套用領域，也能為其他自修復型功能塗層的製備提供理論參考。

結題摘要

超疏水塗層具有特殊的浸潤性能而備受關注，但其表面結構容易被破壞，從而喪失超疏水性能。本項目採用三聚氰胺甲醛樹脂微膠囊裝載1H, 1H, 2H, 2H-全氟十二烷基三乙氧基矽烷單體（G617），與聚氨酯（PU）共混製備複合塗層。利用微膠囊粒徑及表面粗糙度可調節的特徵，構築複合塗層的多級微-納結構。同時，氟化單體中的全氟鏈段會自發向微膠囊外表面遷移、向空氣界面伸展，以降低材料表面能。兩方面因素共同作用，使得PU/G617微膠囊複合塗層具有良好的超疏水疏油性能，對水的接觸角為157.5度，對二碘甲烷的接觸角為133.67度。以酸、鹼及多種有機溶劑浸漬處理該複合塗層，發現該塗層對有機溶劑表現出良好的耐侵蝕能力，而酸、鹼處理會使其疏水性有所下降；但室溫12h、或60度6h、或短時日照處理均可使其超疏水性能恢復至未受損水平，而且可以實現多次循環修復。採用雙面膠帶黏附法、砂紙打磨法以及落沙實驗對複合塗層進行刮蹭磨損破壞，發現雙面膠帶黏附對塗層性能無影響。複合塗層可經受100g砝碼1000目砂紙近2000個磨損循環而無損於其超疏表面性能，其可修複次數取決於塗層厚度。落沙實驗也證實，該複合塗層在表面破壞、超疏性能喪失後，室溫放置2天可自發恢復其超疏性能。該可修復型超疏塗層的構築方法簡單，原料選擇多樣，適用基材範圍廣泛，具有較強的套用前景。