一步法制备自相似结构超疏水涂层及混凝土表面应用性能

作者：鲁浈浈; 张应轩; 唐超; 葛倩倩; 陈悦^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(10): 5692-5705.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20221223.004

• 超疏水
• 自修复
• 复合涂层
• 自相似
• 环氧树脂

探寻一种简单方法制备具有自修复性能的环氧树脂(EP)-硅酮胶-SiO2超疏水复合涂层，并且能够涂覆于类似于混凝土等结构物表面，该涂层在受到化学及机械破坏的情况下，可以实现自修复。通过简单的一步法在混凝土粗糙结构表面制备一种具有自修复性能的EP-硅酮胶-SiO2超疏水复合涂层，具体步骤为将EP、高分子中性硅酮胶和纳米SiO2等材料溶解于乙醇溶液，经8 h磁力搅拌和20 min超声分散后得到超疏水涂层溶液，采用喷涂法在混凝土表面成功制备具有自修复性能的多层相似结构超疏水涂层。当EP含量为2wt%，高分子中性硅酮胶含量为3wt%，纳米SiO2含量为3wt%时涂层疏水性能最佳，此时，接触角(CA)为156°±1.2°，滚动角(SA)为6°±0.8°。涂层在2.66 kPa的压强下可以经受8 m磨损(1.7μm砂纸)，在盐性环境(2 mol/L NaCl溶液)、酸性环境(pH=3，醋酸)中腐蚀8 h仍保持超疏水性；可承受碱性破坏(pH=12,NaOH溶液)-自修复循环8次，机械破坏-自修复可循环4次；同时涂层展现出优异的自清洁及防水性能。力学及环境腐蚀破坏实验表明涂层的自相似结构可以保证上层被破坏后由下层(具有相同的微纳米粗糙结构)来保持超疏水性；损坏-修复实验表明涂层经过加热可以使高分子中性硅酮胶带动涂层内部低表面能分子及纳米SiO2发生迁移而实现涂层的修复。该涂层简单的制备方法、良好的耐机械磨损性及优异的自修复性，为超疏水涂层的实际应用提供了可能。

• 单位
  土木工程学院; 重庆交通大学