一、样品制备
1、制板
不锈钢板、镀锌板、PP板、HIPS板和 ABS板,均经过无水乙醇清洗后晾干处理。
2、涂液成分及涂液分类
极低表面能水(醇)分散性亚微米级高分子聚合物交联聚集体、极低表面能复合纳米粒子和水(醇)。
按底涂和面涂,涂液分为FP20底涂层和FP21面涂层两大类;按金属、耐溶剂和适当耐温塑料、不耐溶剂和不耐温塑料等材料应用分类,涂液分为FPJ(20、21)、FPP(20、21)和FPA(20、21)等三类。
3、涂层制备
金属材料采用滚涂或喷涂等方式,干燥工艺为板温(PMT约 220℃)。PP、HIPS和 ABS等塑料板采用喷涂、刷涂、浸涂和提拉等涂装方式,干燥工艺为80℃/1h。
二、样品表征
1、涂层表面SEM和EDS
采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层表面进行分析,表明涂层表面具有微米级链状结构(链状聚合物自组装聚集体),长约500μm,直径约50nm(复合纳米粒子),棒上密布着一簇簇小于20nm的颗粒结构,整个表面为亚微米和纳米二元阶层凹角结构。
涂层表面元素主要为F、C、O、Si,其中含氟量最高(如下图2):
图2.样品表面 EDS图
三、力学性能测试
1、涂层附着力
按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》法测定涂层附着力,在金属板表面,涂层的附着力为1级,在塑料板表面,涂层的附着力为2级。
2、涂层的硬度
按照GB/T 6739-1996《铅笔硬度测量标准》法测定涂层的硬度为1H。
四、疏液性测试
1、表面对水的静态接触角(WCA)
采用静滴法,水滴尺寸约为5μL(可忽略重力造成的影响),表面对水的接触角为164.158°,结果如下图3:
图3.水的静态接触角 164.158°
3、水在表面的滚动角
采用增减液方法测量水的滚动角为7.207°,结果如下图4:
图4.增减液法测定水的前进角(167.728°)和后退角(160.521°)
3、表面对正十六烷的静态接触角(HCA)
采用静滴法,正十六烷液滴尺寸为5μL(可忽略重力造成的影响),表面对正十六烷的接触角为156.222°,结果如下图5:
图5.正十六烷的静态接触角 154.404°
4、正十六烷在表面的滚动角
采用增减液方法测量正十六烷的滚动角为9.629°,结果如下图6:
图6.增减液法测定正十六烷的前进角(164.033°)和后退角(154.404°)
5、室温下浸泡实验
参考GB/T 1733—93《漆膜耐水性测定法》测定涂层耐水性,为了考
察涂层边部不均匀性的影响,与标准不同的是,涂层板未进行封边处
理。
将涂层板在23℃±2℃下,浸没于去离子水中。浸泡前,涂层板的 CA为159.373°。
以下为涂层板分别对水、洗涤剂和食用油的超疏实验视频:
浸泡2周后
浸泡3周后
浸泡5周后
层板的CA为152.905°
浸泡7周后
浸泡7周后
浸泡7周后
涂层板的CA为150.403°。
6、室温下3%氯化钠溶液浸泡实验
浸泡一周后,镀锌板发生了明显的锈蚀,而超疏表面仍然保持完好的超疏水性。
图层测试实验视频: