由于超疏水涂层的巨大工业应用潜力,使其需求大大增加。多年来,许多技术已被用于制备超疏水涂层,但由于这些技术的复杂性或非经济性,阻碍了超疏水涂层的大规模工业应用。另外,低的界面附着力和短暂的超疏水性是超疏水涂层在户外环境应用的一个巨大挑战。为此,本工作中我们提出了疏水树脂聚合、碳基纳米填料改性、涂料制备方法来制备超疏水涂层,并利用双层复合方法提高了涂层的附着力;利用氟硅烷微胶囊技术制备了具有自修复能力的多刺激润湿性响应超疏水涂层,以克服超疏水性的耐久性问题。采用丙烯酸单体与三异丙氧乙烯基硅烷溶液聚合方法合成有机硅氧烷-丙烯酸树脂。由合成树脂制备的涂层水接触角(WCA)为94°。采用十七氟-1,1,2,2-十四烷基三甲氧基硅烷对七层石墨烯纳米片、金刚石纳米颗粒(DNP)和多壁碳纳米管(CNT)碳基纳米填料进行了改性,此过程显著改进了碳基纳米填料的超疏水性能。改性石墨烯纳米片的水接触角为151°,滚动角为3°。此外,水滴不会停留在DNP和CNT的表面,在与表面接触后迅速滚落。使用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子谱(XPS)从尺寸、形状、化学成分和元素组成等方面对碳基纳米填料进行了表征。采用硅氧烷-丙烯酸树脂和质量比分别为5%、10%、15%、20%的改性石墨烯纳米片在LY12铝合金基体上制备涂层,对涂层的其润湿性、耐蚀性、导电性和加速老化行为进行了综合研究。结果表明,随着改性石墨烯纳米片添加量的增加,水接触角增大,表面电导率增大。当石墨烯纳米片质量百分比为5%时,涂层具有疏水性(水接触角为95.8°),涂层与基体的附着力基本保持不变,而在质量百分比为10%时电化学阻抗参数反映出涂层具有良好的耐腐蚀性能。当质量百分比达到20%时,涂层呈现出超疏水性,水接触角为152°,滚动角为9°。红外光谱结果确认在加速老化试验过程中硅氧烷-丙烯酸涂层的光稳定性由于石墨烯纳米片的加入得到了改进。同时,在老化过程中涂层的机械性能没有受到破坏,250小时老化后,只有在石墨烯纳米片质量百分比为20%的涂层上出现点蚀。为了使超疏水性石墨烯涂层具有良好的耐腐蚀性能,采用了双层涂层体系。也就是首先在LY12铝合金基材上喷涂不含改性石墨烯纳米片的硅氧烷-丙烯酸树脂涂料,再喷涂含有质量百分比为25%改性石墨烯的硅氧烷-丙烯酸树脂涂料。涂层的附着力得到了改善。涂层的极化测试结果表明,涂层的腐蚀电位发生了正向偏移从而抑制了阴极反应。不仅如此,电化学阻抗谱进一步证实了涂层具有良好的防腐蚀阻隔性能。涂层在户外暴露于冰雪中表面结冰、解冻并润湿,120天后涂层的物理完整性没有受到更多的影响。对石墨烯涂层的机械性能、电化学性能和环境加速试验的综合分析有助于石墨烯涂层在工程中的应用。石墨烯纳米片质量百分比为25%的超疏水涂层具有良好的自清洁能力,即良好的抗污垢附着能力。此外,其超疏水性和亲油性在油水分离中具有广阔的应用前景。使用质量比为40%(占最终固体膜)的改性DNP、CNT分别改性硅氧烷-丙烯酸树脂以超疏水性涂料。其中含有CNT的超疏水涂层的水接触角为152°,滚动角为7°,但涂层附着力差,导致其防腐能力差。而含有DNP的超疏水涂层的水接触角为154°,滑动角为6°。电化学测试结果表明,涂层在浸泡初期可以起到防腐蚀的作用,但长时间的浸泡后会发生劣化。然而,涂层显示出良好的附着力。因此,石墨烯纳米片在超疏水涂层的设计中有着更好的效果。利用界面聚合工艺制备了芯材为氟硅烷的脲醛(UF)微胶囊,由脲醛(UF)微胶囊和氟碳树脂制备了多刺激润湿性响应涂层。采用热重分析(TGA)、FTIR和XPS对微胶囊进行了分析。合成的微胶囊表面光滑,平均直径为700nm,具有良好的热稳定性和耐低极性溶剂性能。微胶囊暴露于大气条件(约25℃和40%相对湿度)可触发释放其芯材成分,使水接触角从97°增加到151°。用微胶囊和氟碳树脂分别制备了基于涂料固体分的微胶囊质量百分数为16.5%(16.5PUF)和 23.5%(23.5PUF)两种涂层。16.5PUF涂层和 23.5PUF涂层的水接触角分别为112°和151°。经磨损、溶剂相容性以及紫外加速老化测试证明试验后涂层的附着力良好,疏水性也有所增强。而且,由于碱性浸渍和氧等离子体蚀刻影响下涂层在初始疏水性下降后呈现出良好的疏水性自修复能力。电化学测试结果表明,该涂层具有良好的阻抗恢复能力和腐蚀活性抑制能力,是一种有前景的腐蚀防护备选材料。