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摘要：以聚氨酯為成膜物質(zhì)，將聚四氟乙烯（poly tetrafluoroethene,PTFE）和聚醚醚酮（poly etheretherketone，PEEK）分別加入涂料中制得具有疏水功能的復(fù)合涂料，分別研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ對(duì)涂層疏水性能的影響；結(jié)果表明當(dāng)２種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，水接觸角越大，疏水性能越好；而相同條件下，ＰＥＥＫ涂層的疏水性能比ＰＴＦＥ涂層好。同時(shí)，研究紫外老化試驗(yàn)對(duì)ＰＥＥＫ涂層性能的影響，結(jié)果表明經(jīng)７００ｈ老化試驗(yàn)后涂層的疏水性能變化不明顯，光澤保持率在９４％以上。實(shí)踐證明該涂層具有良好的疏水功能及長效性。
關(guān)鍵詞：聚四氟乙烯；聚醚醚酮；疏水功能；水接觸角
中圖分類號(hào)：ＴＱ６３０ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號(hào)：１００７－２９０Ｘ（２０１２）０１－００２７－０３
疏水涂料是指涂膜在光滑表面上的靜態(tài)水接觸角大于９０°的一種低表面能涂料［１］。關(guān)于疏水涂料，國內(nèi)外眾多學(xué)者正在研究［２－６］。用該種涂料制成的涂層如果具有良好的疏水性，則會(huì)大大提高其抗離子擴(kuò)散性和滲透性［７］。將疏水性涂料涂于輸電導(dǎo)線、電力桿塔、絕緣子等表面，可降低冰在涂層表面的附著力，雖不能完全防止冰的形成，但可使凍雨和雪等凍結(jié)到導(dǎo)線或絕緣子之前就在自然力，如風(fēng)力或?qū)Ь�及絕緣子的擺動(dòng)力等的作用下自然滑落，或使冰、雪在導(dǎo)線和絕緣子上的附著力明顯降低，達(dá)到防止覆冰、減小線路因覆冰出現(xiàn)事故的目的。聚四氟乙烯（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｎｅ，ＰＴＦＥ）中氟元素的電負(fù)性最強(qiáng)，原子間作用力小，表面能很低，具有良好的疏水性能和潤滑作用；而聚醚醚酮（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ，ＰＥＥＫ）具有良好的力學(xué)性能和較低的摩擦系數(shù)。本文在以聚氨酯樹脂為成膜物質(zhì)的涂料中分別加入ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ，得到具有疏水功能的復(fù)合涂料，并通過測(cè)試涂層的靜態(tài)接觸角，研究出一種耐候性良好且具有較好疏水性能的疏水涂料。
１實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
１．１ 主要原料及設(shè)備
主要原料有丙烯酸樹脂、顏料、溶劑、各種助劑（由德國ＢＹＫ公司生產(chǎn)）、ＰＴＦＥ粉末、ＰＥＥＫ粉末和固化劑。涂層基體為Ｑ２３５鋼。制備和檢測(cè)涂料性能的設(shè)備有：球磨機(jī)、刮板細(xì)度計(jì)、接觸角測(cè)定儀、紫外耐候性測(cè)試機(jī)、光澤計(jì)和色差計(jì)。
１．２ 涂料制備
采用球磨機(jī)研磨的方法，按順序?qū)⒏鞣N原料加入球磨罐中，加研磨珠。在一定的轉(zhuǎn)速下，研磨至合適的細(xì)度，得到涂料。
１．３ 涂層制備
基體涂覆之前基材用丙酮除油，用４００號(hào)砂紙打磨以清除表面的銹、氧化皮等，再用丙酮除油，用無水乙醇擦洗，干燥，備用。
采用空氣噴涂方式制備涂層。噴涂時(shí)，將得到的疏水涂料配以合適的固化劑，加稀釋劑調(diào)至適合的粘度。噴涂后，在室溫下放置７天，使涂層固化，制得干膜，其厚度為（８５±５）μｍ。
１．４ 涂層測(cè)試
采用上海中晨公司生產(chǎn)的接觸角測(cè)定儀進(jìn)行接觸角測(cè)試。將去離子水滴于涂層表面５ｓ后開始測(cè)試。每種涂層有３個(gè)平行試樣，每個(gè)試樣�。祩�(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，共１５次讀數(shù)，取算術(shù)平均值。
采用紫外燈照射老化的方法進(jìn)行耐候性老化試驗(yàn)。設(shè)定好環(huán)境溫度和光照時(shí)間、雨淋時(shí)間、冷卻溫度和時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，采用循環(huán)的方式，對(duì)涂層進(jìn)行耐候性測(cè)試，并記錄下一定的時(shí)間間隔測(cè)試的光澤和色差數(shù)據(jù)。
２ 結(jié)果與分析
２．１ ＰＴＦＥ涂層和ＰＥＥＫ涂層的疏水性能
為了研究涂層的疏水性能與固化溫度的關(guān)系，測(cè)定ＰＴＦＥ質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時(shí)，固化溫度分別為２５℃、５０℃、１２０℃和２００℃時(shí)涂層的水接觸角。測(cè)量數(shù)據(jù)見表１。
表1 PTFE涂層質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水接觸角與固化溫度的關(guān)系
由表１可知，ＰＴＦＥ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，固化溫度越高，水接觸角越大，疏水性能越好；而固化溫度相同時(shí)，ＰＴＦＥ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，接觸角越大，疏水性能越好。
表２為ＰＥＥＫ涂層在不同固化溫度條件的水接觸角數(shù)據(jù)。由表２可知，ＰＥＥＫ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，固化溫度越高，水接觸角越大，疏水性能越好；同一溫度下，ＰＥＥＫ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，水接觸角越大，疏水性能越好。
表2 PEEK涂層質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水接觸角與固化溫度的關(guān)系
比較表１和表２的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在相同條件下，ＰＥＥＫ涂層的疏水性能比ＰＴＦＥ涂層好。
２．２ 老化試驗(yàn)對(duì)涂層疏水性能的影響
選用ＰＥＥＫ涂層測(cè)試紫外老化對(duì)涂層疏水性能的影響。圖１為ＰＥＥＫ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１０％和３０％時(shí)的涂層原始試樣和老化試驗(yàn)７００ｈ后的表面形貌。從圖１可看出，２種試樣經(jīng)老化７００ｈ后，其表面沒有起泡、銹蝕、開裂和漆膜剝落等現(xiàn)象。表３為試樣光澤和色差數(shù)據(jù)。
圖1 原始試樣和700h老化試驗(yàn)后試樣
表3 試樣老化前后光澤和色差
圖２為ＰＥＥＫ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１０％和３０％時(shí)的涂層原始試樣和老化試驗(yàn)７００ｈ后的涂層的水接觸角照片。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１０％涂層試樣經(jīng)老化７００ｈ后，水接觸角從原始的９４．２°下降到９０．２°，降低率為４．２５％，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３０％涂層試樣水接觸角從１１９．６°下降到１１４．５°，降低率為４．２６％。
圖2 原始試樣和700h老化試驗(yàn)后試樣的水接觸角
３ 結(jié)束語
在涂料中分別加入ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ可提高聚氨酯涂層的疏水性能；測(cè)試靜態(tài)水接觸角的結(jié)果顯示，涂層在常溫固化后，其中ＰＥＥＫ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３０％時(shí)的水接觸角大于１１０°，涂層經(jīng)紫外老化試驗(yàn)７００ｈ后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１０％和３０％的ＰＥＥＫ涂層的水接觸角降低均不到５％，涂層保光率大于９４％，說明ＰＥＥＫ涂層具有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)紫外線的能力。研制成功的疏水涂料有望為電力桿塔、輸電導(dǎo)線、絕緣子等電力設(shè)施提供防冰保護(hù)。
