低表面能涂料簡介

1、低表面能涂料簡介低表面能涂料簡介主要內容主要內容一、低表面能涂料分類一、低表面能涂料分類二、低表面能涂料的應用二、低表面能涂料的應用三、三、CSS-Fe超疏水涂層在船舶上的應用超疏水涂層在船舶上的應用 低表面能涂料也稱不粘涂料，是近年來快速發(fā)展的一類涂料體系，是采用低表面能涂料制備的涂層，與底材的結合力良好，與純水的接觸角120。低表面能涂料分類低表面能涂料分類低表面能涂料分類低表面能涂料分類 ：水和固體表面之間的接觸角 當90時，水可以在固體表面鋪展，此固體表面稱為親水表面； 當90時，水在固體表面收縮，此固體表面稱為疏水表面；特別地，當=0時為完全潤濕表面， =180時為完全疏水表面。 1

2、50時，固體表面稱為超疏水表面。低表面能涂料分類低表面能涂料分類防污涂料防污涂料不粘性能，容易清洗；表面張力小，具有優(yōu)異的自潤滑性能和低摩擦性能憎水憎油性能，不污染設備內物料等；具有突出的耐熱性、耐候性、介電性、耐化學品性等含氟類低表面能涂料含氟類低表面能涂料低表面能減阻涂料低表面能減阻涂料低表面能涂料分類低表面能涂料分類v含氟類低表面能涂料含氟類低表面能涂料 此類涂料主要是利用聚合物的高分子改性，將F原子引入到聚合物鏈中，使其具有較低的表面能。主要原因有：C:F鍵鍵能比C:H鍵鍵能大，且F原子電子云對C:C鍵的屏蔽比H原子強，此外，C:H鍵的電子云分布使得含C:H鍵的物質能與油污發(fā)生作用，而

3、C:F鍵中電子被緊緊束縛在原子核周圍，綜合作用使得含氟化合物具低表面能。如氟含量很高的聚四氟乙烯表面能約為20mN/m。 低表面能涂料分類低表面能涂料分類v低表面能防污涂料低表面能防污涂料 低表面能涂料分類低表面能涂料分類特點特點：不是不附不是不附著，而是附著不牢固，著，而是附著不牢固，一旦大流速可自動除一旦大流速可自動除去，即可稱為：自潔去，即可稱為：自潔凈涂層凈涂層 低表面能涂料由于其獨特的表面性能，污損物在其上附著界面非常弱，利用自重、航行中水流的沖擊或輔助設備的清理可以輕易除去，成為海洋防污涂料的最有吸引力的選擇。 船舶在航行過程中，由于海洋生物的附著，可使船舶航速減慢，燃油增加，海水

4、管道及養(yǎng)殖網(wǎng)具堵塞，水下設施破壞等。低表面能涂料分類低表面能涂料分類v低表面能減阻涂料低表面能減阻涂料 低表面能低表面能減阻涂料減阻涂料疏水減阻疏水減阻涂層減阻涂層減阻u疏水減阻疏水減阻 用低表面能物質來實現(xiàn)疏水和減阻的是由于疏水涂層推遲了平板表面流體層流邊界層向湍流邊界層的捩轉。或疏水表面的減阻歸結于液-固界面間產生了滑移（滑移20m），從而實現(xiàn)減阻。 低表面能涂料分類低表面能涂料分類 涂層依靠改變壁面的表面性能，如疏水、疏油性，使得物體壁面與液體介質間親和性減弱，直接地減小流體在壁面上的切變應力，增大層流附著面的厚度，使層流向湍流過度的轉捩點后移。主要從以下兩方面考慮： 低表面能涂料分類低

5、表面能涂料分類u涂層減阻涂層減阻 2、盡量使層流壓保持在較長的范圍內，因為對于摩擦阻力來說，層流阻力系數(shù)總是比湍流小得多，為了讓推遲湍流的轉捩，由層流轉變?yōu)橥牧鞯霓D捩雷諾數(shù)可達到3106，大大降低摩擦阻力。 1、盡量使物體表面保持光滑，降低摩擦阻力。 如法國“海鱔”魚雷外表面涂裝具有低摩擦阻力的涂層后，明顯提高了魚雷的航速；NASA開發(fā)出的微縐褶涂層技術，除了可應用于飛行器或船舶表面，以降低能源損耗外，此類技術并應用于運動競賽方面，譬如泳帆船表面，結果顯示高分子涂層可減阻60%。低表面能涂料分類低表面能涂料分類u涂層減阻涂層減阻 集輸油田管集輸油田管道減阻、船道減阻、船舶減阻、螺舶減阻、螺旋槳

6、降噪旋槳降噪 石油抽油石油抽油 管防蠟管防蠟憎水憎水減阻降噪減阻降噪海洋生海洋生物防污物防污降低海底降低海底生物與船生物與船底涂層間底涂層間的表面潤的表面潤濕性濕性油田管道表面經(jīng)超疏水改性前后腐蝕液滴的浸潤形貌對比圖油田管道表面經(jīng)超疏水改性前后腐蝕液滴的浸潤形貌對比圖 天然氣管道內表面超疏水分子膜及其防腐性能v集輸油田管道減阻集輸油田管道減阻 低表面能涂料是依靠涂料表面的物理作用來達到防污效果。海生物通過分泌黏液潤濕船舶表面進行吸附，若使用低表面能涂層，會降低污損生物與涂層之間的表面潤濕性，從而增加附著的難度。低表面能涂料防污機理低表面能涂料防污機理v船舶防污、減阻船舶防污、減阻 v船舶防污、

7、減阻船舶防污、減阻 CSS-Fe超疏水涂層在船舶上的應用超疏水涂層在船舶上的應用 我國南海地處熱帶，海水常年溫度較高，特別適合海洋生物的快速繁殖和生長。任何船舶只要航行到南海，船底都會符著大量的海洋生物。海洋生物的附著增大了船體表面的粗糙度，增加了船舶在水中航行的阻力。經(jīng)測定，當航速為2-9節(jié)時，船體上附著的海洋生物會使航行阻力增加3倍。海洋生物附著在螺旋槳上，使螺旋槳的有效輸出功率減小為原來的80%，帶有導流器的螺旋槳更易受到它的影響。因此有效防控海洋生物在船底部附著有著非常重要的現(xiàn)實意義。CSS-Fe超疏水涂層在船舶上的應用超疏水涂層在船舶上的應用 CSS-Fe超疏水鐵基涂料是一種高含氟樹

8、脂涂料，其氟化基團大，能確保覆蓋住極性基團及偶極子。涂料交聯(lián)密度高，取向的含氟端嚴格固定，且表面非常光滑，既能抵抗黏附分子的滲透，又可以抵抗黏附所誘導的分子重排。由于黏附分子滲透重排受到限制，涂層和黏附物之間的黏附不牢，形成分明的易剝離的界面。艦船航行速度較高，因此即使在艦船停泊時被海洋生物附著污染，一旦航行達到一定速度，就可剝離掉附著物。CSS-Fe超疏水鐵基涂料是船底防污的自潔凈涂料。 此外，CSS-Fe涂層由于超疏水層在微觀上具有較低的表面能，與水的相互作用力弱，涂層表面的水介質與涂層的相互結合不緊密，表面的水介質有從涂層壁面剝離的趨勢，使水體流經(jīng)超疏水表面時產生壁面滑移，使得邊界上的速

9、度梯度減小，從而減小邊界上的剪切力，由于邊界面上的速度梯度減小，故摩擦阻力系數(shù)減小，推遲了層流附著面流態(tài)的轉變，使附著面層層流狀態(tài)更穩(wěn)。使流態(tài)轉換的臨界雷諾數(shù)相應增大，大大降低摩擦阻力?？墒古炌г趧冸x附著物后減阻，提高航行速度。CSS-Fe超疏水涂層在船舶上的應用超疏水涂層在船舶上的應用 哈爾濱工程大學的專家及國外的研究學者證實，“低表面能超疏水涂層的減阻在接觸角150時，可減阻18%-30%，當接觸角174，流速較大時，減阻最高可達50%，同時可減小水下自噪聲10Bb”。可見CSS-Fe超疏水鐵基涂層在艦艇上的使用對進一步提高艦艇這個海上平臺的快速反應能力與作戰(zhàn)能力有著非常重要的意義。CSS-Fe超疏水涂層在船舶上的應用超疏水涂層在船舶上的應用 武漢理工大學為石油抽油管防蠟而研制出了一種防腐、耐鹽、耐磨的接觸角160的低表面能超