多孔結(jié)構(gòu)耐磨超疏水薄膜的制備及性能

目前，構(gòu)筑耐機(jī)械磨損超疏水表面的方法有以下三種：一是采用黏合劑來(lái)增強(qiáng)超疏水涂層與基材之間的結(jié)合力以提高超疏水表面的機(jī)械強(qiáng)度，但該方法制備的超疏水涂層受到磨損后，其超疏水性將會(huì)喪失；二是采用自修復(fù)材料使受損的材料表面可通過(guò)化學(xué)成分和物理結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來(lái)恢復(fù)其表面超疏水性，但自修復(fù)過(guò)程通常需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，當(dāng)修復(fù)材料耗盡時(shí)，在有限的修復(fù)周期后其超疏水性無(wú)法修復(fù)；三是制備具有微納多孔粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水材料，即使材料表面部分被磨掉，底部暴露出來(lái)的新的部分仍與原表面具有相似的微納粗糙結(jié)構(gòu)和較低的表面能，從而維持其超疏水性。但目前報(bào)道的制備多孔結(jié)構(gòu)的超疏水材料采用的方法耗時(shí)且復(fù)雜，不易大面積制備。基于此，本研究以丙酮為溶劑，水為非溶劑，將疏水改性的Al2O3納米粒子與疏水性的聚偏二氟乙烯共六氟丙烯〔P(VDF-HFP)〕混合并通過(guò)溶劑-非溶劑誘導(dǎo)相分離的方法來(lái)制備具有多孔微納米結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜，對(duì)該超疏水薄膜進(jìn)行表征及性能測(cè)試，旨在通過(guò)這種簡(jiǎn)單、方便的方法為提高超疏水材料在實(shí)際應(yīng)用中的機(jī)械耐久性開(kāi)辟新途徑。摘要：為了獲得持久穩(wěn)定的超疏水材料，將聚偏二氟乙烯共六氟丙烯共聚物〔P(VDF-HFP)〕和十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）改性的Al2O3納米粒子進(jìn)行復(fù)合并通過(guò)溶劑/非溶劑誘導(dǎo)相分離法制備了一種耐磨超疏水薄膜。采用SEM、能譜分析儀和接觸角測(cè)量?jī)x分別對(duì)薄膜的表面微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、水接觸角和滾動(dòng)角進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備的薄膜呈多孔微納米復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的自清潔性和耐機(jī)械摩擦性，即使經(jīng)過(guò)360個(gè)周期的砂紙（800目）磨損（100g載重）后仍保持超疏水性，水接觸角為155°±2°，滾動(dòng)角為5°±2°；此外，薄膜具有優(yōu)異的耐酸/堿溶液和紫外燈照射穩(wěn)定性。結(jié)論通過(guò)溶劑/非溶劑誘導(dǎo)相分離法制備出超疏水耐磨P(VDF-HFP)/H-Al2O3薄膜，當(dāng)H-Al2O3納米粒子用量為4.3%時(shí)，薄膜的疏水性最好，CA可達(dá)157°±2°，SA可達(dá)0.2°±0.1°。由于P(VDF-HFP)/H-Al2O3薄膜的超疏水性和低黏附性使其具有優(yōu)異的自清潔性。制備的P(VDF-HFP)/H-Al2O3薄膜具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)，經(jīng)砂紙摩擦后的薄膜表面不斷暴露出與原始表面相似的微納粗糙結(jié)構(gòu)。所以薄膜具有優(yōu)異的耐機(jī)械摩擦性，薄膜表面即使經(jīng)過(guò)360次摩擦（100g載重）循環(huán)后仍具有超疏水性。優(yōu)異的超疏水性使薄膜在不同pH溶液浸泡72h后和在紫外燈持續(xù)照射200h后仍具有超疏水