0 引言

疏水涂层通常是指水在涂层表面的静态接触角大于90°的涂层。当水在疏水涂层表面的静态接触角大于150°，滚动角小于5°时称该涂层为超疏水涂层

[1]

。目前，随着市场的不同需求，需要涂层具备多种功能，如自清洁、防覆冰、防污染、防腐蚀、防水等

[2]

。

1 疏水原理的三大模型

水在固体表面上的润湿性与固体表面的状态有一定的关系，固体表面粗燥程度不同浸润模型不同。水在理想的光滑平面表面一般服从Young’s方程

[3]

；当固体表面有一定粗糙度时该方程不在适用，在粗糙表面上的润湿模型主要有Wenzel模型

[4]

，该模型有一个重要的假设条件：假设液体始终能填满粗燥表面上的凹槽；对于液体没有渗透到粗糙机构内部的这种情形，主要采用Cassie-Baxter模型

[5]

，该模型认为液滴在粗糙表面的基础为复合接触，表观上的液固接触面其实是由固体和气体共同组成。

2 影响涂层疏水性能的因素

涂层的疏水性能主要取决于涂层的表面化学结构以及涂层的表面物理结构。

表面化学结构对涂层的疏水性能影响主要表现为化学基团的表面能的高低。目前应用较广泛的疏水涂层通常为含氟涂层、含硅涂层等

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。其中含氟涂料中含氟基团的表面能随着氟原子取代数的增加表面能降低，因此随着氟原子数量的增加涂层的疏水功能增加

[6]

。含硅涂层主要是通过溶胶-凝胶法在涂层表面构建特殊结构，同时还可以引入含有一定长碳链的硅烷单体的低表面能物质来增加疏水性。

表面物理结构对涂层的疏水性有非常大的影响。自然界很多现象都表明表面物理结构对疏水有非常大的影响，典型代表就是“荷叶效应”，其他还有水黾的足，鸭子的羽毛等均具有良好的疏水功能

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，科学家们根据生物表面特性进行仿生制造疏水表面，手段多样(如刻蚀、腐蚀、溶胶-凝胶法、激光打印、气相沉降以及模板法等)，其共同点是在固体表面构建微纳结构达到疏水的目的

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3 疏水涂层的技术发展

3.1含氟疏水涂层

含氟涂料最早由杜邦公司首先发明

[11,12]

，首先是将聚四氟乙烯用于不粘锅涂层，后来出现了聚偏氟乙烯树脂，再到后来被广泛应用的三氟氯乙烯-全氟烷基乙烯基醚树脂，近年来水性含氟树脂也相继问世。由于含氟树脂具有低的表面能，因此含氟涂层均具有一定的疏水功能，学者针对含氟涂层疏水的研究较多，主要有以下几个方面，第一，研究涂层体系中氟含量对涂层疏水性能的影响。第二，在氟树脂的基础上添加具有疏水功能的颜填料，进一步增强涂层的疏水性能。第三，由于环保要求，朝向水性化方向发展。

万浩

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采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯等原料在过氧化苯甲酰的引发下通过溶液聚合制备了含氟丙烯酸树脂，以N3390固化。其中甲基丙烯酸十二氟庚酯的用量决定了含氟丙烯酸树脂中氟的含量，影响涂层的疏水性能。通过实验论证得出随着氟含量的增加涂层与水的静态接触角增大，与纯水的静态接触角最大可达到104.0°，如图1所示随着氟含量的增加，涂层与水的静态接触角增加（随编号增大氟含量依次增大）。林书乐

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以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯为主要原料，偶氮异丁腈为引发剂，添加其他辅助材料通过悬浮聚合制备了含氟丙烯酸树脂，与丙烯酸树脂冷拼制备疏水涂层，制备的涂层的疏水性能随着含氟树脂用量的增加而增加，通过优化实验发现含氟单体的用量为13%得到接触角为112°的疏水涂层。

荆蒙蒙

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采用KH-550修饰的二氧化硅粒子制备了含氟疏水涂层。随着修饰过的二氧化硅粒子用量的增加，涂层的疏水性能增加，涂层与水的静态接触角逐渐增大，当修饰粒子的添加量超过5%时，涂层与水的接触角增大，达到136°，当二氧化硅粒子含量继续增加时，涂层与水的接触角无明显增大。杨斌

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采用自制的含氟树脂，加入气相二氧化硅制备了疏水涂层；对涂层的疏水性能进行了测试，通过研究发现随着含氟单体用量的增加，含氟树脂的疏水性能增加，当含氟单体的用量为5%时涂层的静态接触角达到95°，当氟单体含量继续增加时涂层的疏水性能无显著增加，但成本上升很快，结合成本以及疏水性能，确定了含氟单体的最佳用量为5%；通过添加气相二氧化硅，进一步提高了涂层的疏水性，得到的涂层与水的静态接触角最高可达165°。在实验过程发现采用的溶剂体系不同时，涂层的疏水性能有所差异，采用溶解能力强易挥发的溶剂与溶解能力差挥发性差的溶剂混....