采 用氧化石墨烯(GO)和纳米二氧化硅(SiO2)复合聚二甲基硅氧烷(PDMS)与环氧树脂(EP)混合基体,结合喷涂技术在Q345钢片表面形成PDMS-EP@SiO2-GO超疏水涂层,并对涂层的超疏水、自清洁、防污、耐机械磨损、耐化学侵蚀和防腐性能进行研究。
Highlight 1 纳米二氧化硅和氧化石墨烯可以帮助涂层构筑表面微纳米粗糙结构,超疏水表面粗糙度较高的微纳米结构滞留了大量的空气,使得液滴与涂层表面的接触面积显著减小。空气膜、低表面能以及较少固-液接触面积的协同作用帮助PDMS-EP@SiO2-GO表现出极高的水静态接触角和较小的滚动角,最终发挥出优良的超疏水性能、自清洁功能和防污性能。 2 良好分散性的GO增强了PDMS-EP@SiO2-GO整体的致密度和力学性能。PDMS-EP@SiO2-GO在不同水温、酸/碱环境和机械磨损条件下保持了微纳米结构的完整,宏观上表现出了较为稳定的超疏水性能。 3 超疏水涂层本身作为隔绝层,并协同表面空气膜和毛细管作用,赋予了其良好的耐腐蚀能力;而二维层状结构的氧化石墨烯进一步在涂层内部形成致密的物理阻隔网络,减慢了腐蚀介质的扩散速率。因此PDMS-EP@SiO2-GO 拥有较低的腐蚀敏感性和较高的耐腐蚀性能。 4 通过简便、低成本和环保的方式制备得到的PDMS-EP@SiO2解决了传统超疏水涂层较弱的机械化学稳定性的问题,推动了超疏水涂层在材料保护领域的实际应用。
PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2、PDMS-EP@SiO2-GO表面微观形貌
PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2和PDMS-EP@SiO2-GO水黏附性试验结果 (水滴在涂层表面经历接近、接触、挤压、抬起和离开5个过程) PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2和PDMS-EP@SiO2-GO耐热水和耐酸碱试验结果
砂纸摩擦和胶带粘脱试验后涂层表面水接触角 (内置图像为PDMS-EP@SiO2-GO表面水接触角)
涂层的Nyquist曲线(内置图为拟合等效电路图)、Bode曲线和Rct值
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