【摘 要】
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超疏水材料在社会各个领域彰显出非常广泛的应用前景,尤其在光学器件表面的透明超疏水涂层的应用需求更为迫切。但是由于超疏水涂层的透明性和超疏水性能是相互影响的两个因素,在保证涂层具有超疏水性能的条件下需要严格控制涂层粗糙度来尽可能大的提高涂层透明性,同时还要兼顾到涂层的耐候性、耐磨性等,这便是透明超疏水涂层在制备和应用中的局限性和问题。本文尝试利用树脂与SiO2纳米颗粒等制备出一种超疏水透明复合涂层来
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超疏水材料在社会各个领域彰显出非常广泛的应用前景,尤其在光学器件表面的透明超疏水涂层的应用需求更为迫切。但是由于超疏水涂层的透明性和超疏水性能是相互影响的两个因素,在保证涂层具有超疏水性能的条件下需要严格控制涂层粗糙度来尽可能大的提高涂层透明性,同时还要兼顾到涂层的耐候性、耐磨性等,这便是透明超疏水涂层在制备和应用中的局限性和问题。本文尝试利用树脂与SiO2纳米颗粒等制备出一种超疏水透明复合涂层来解决这一问题,主要研究内容如下:首先本文以具有高透明度的丙烯酸树脂为基底辅以水性聚氨酯对其改性,制备出性能优异的透明复合树脂基底,以十七氟癸基三乙氧基硅烷对亲水纳米型SiO2修饰后作为填充粒子加入到树脂中,在γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）的偶联作用下,交联固化后制备出复合涂层。研究中SiO2作为填充颗粒在获得合理粗糙度的同时为涂层提供骨架支撑作用,与透明复合树脂交联成膜,使得涂层在具有良好耐磨耐候等性能的同时还具有一定的透明性。研究表明,该实验所制备的涂层,接触角达到160°,与基底结合力4.37 MPa,具有优异耐高温和良好耐酸性能,但是由于亲水型纳米SiO2团聚,致使涂层透光性不超过70%,涂层硬度不超过H。研究分析表明,造成该结果的原因是是所用亲水纳米型SiO2表面丰富的硅羟基存在导致了纳米颗粒团聚,使复合树脂的透明度下降,耐磨性能和硬度不足,耐候性也有所欠缺。为了解决SiO2粒子分散不好的团聚作用,本文通过St（?）ber法控制氨水浓度和反应温度制备单分散性优异粒径不同的SiO2粒子,并用在KH540,KH560对30 nm和100 nm SiO2粒子表面改性使其各带氨基和环氧基,再相互混合反应使得氨基与环氧基开环成键,最终得到具有复合结构的复合SiO2粒子,由于经过改性反应掉一部分SiO2粒子表面的硅羟基,使其在具有良好分散性的同时,还有这种复合结构表面能够吸附更多的空气进一步增大涂层表面的疏水和低粘附性能。另外,通过富含网络结构（大量-Si-O-Si-）的有机硅树脂（SI）对原复合树脂进一步改性。采取树脂与粒子混合交联固化的手段通过严格控制配比、工艺（SI占比60 wt%,SiO2占比10 wt%）,制备出的涂层接触角可达155°、平均透光率90%以上,结合力5.2MPa,12天120℃高温及-20℃低温处理接触角为152°±1.5°和135°±0.8°,100h紫外老化后156.5°±1.5°,而在酸、碱、盐溶液中处理20后水接触角分别为152°±1°,145°±1.2°,141°±1.2°。综上所述,本文不断改进优化共混,制备了改性树脂与纳米SiO2粒子复合超疏水透明涂层,为透明超疏水涂层在光学领域的广泛应用提供了实验基础。该论文有图52幅,表12个,参考文献94篇
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