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摘要：以聚氨酯為成膜物質，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合涂料，分別研究不同質量分數的ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ對涂層疏水性能的影響；結果表明當２種物質的質量分數越高，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，研究紫外老化試驗對ＰＥＥＫ涂層性能的影響，結果表明經７００ｈ老化試驗后涂層的疏水性能變化不明顯，光澤保持率在９４％以上。實踐證明該涂層具有良好的疏水功能及長效性。
關鍵詞：聚四氟乙烯；聚醚醚酮；疏水功能；水接觸角
中圖分類號：ＴＱ６３０ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１００７－２９０Ｘ（２０１２）０１－００２７－０３
疏水涂料是指涂膜在光滑表面上的靜態水接觸角大于９０°的一種低表面能涂料［１］。關于疏水涂料，國內外眾多學者正在研究［２－６］。用該種涂料制成的涂層如果具有良好的疏水性，則會大大提高其抗離子擴散性和滲透性［７］。將疏水性涂料涂于輸電導線、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到導線或絕緣子之前就在自然力，如風力或導線及絕緣子的擺動力等的作用下自然滑落，或使冰、雪在導線和絕緣子上的附著力明顯降低，達到防止覆冰、減小線路因覆冰出現事故的目的。聚四氟乙烯（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｎｅ，ＰＴＦＥ）中氟元素的電負性最強，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）具有良好的力學性能和較低的摩擦系數。本文在以聚氨酯樹脂為成膜物質的涂料中分別加入ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ，得到具有疏水功能的復合涂料，并通過測試涂層的靜態接觸角，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實驗內容
１．１ 主要原料及設備
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）、ＰＴＦＥ粉末、ＰＥＥＫ粉末和固化劑。涂層基體為Ｑ２３５鋼。制備和檢測涂料性能的設備有：球磨機、刮板細度計、接觸角測定儀、紫外耐候性測試機、光澤計和色差計。
１．２ 涂料制備
采用球磨機研磨的方法，按順序將各種原料加入球磨罐中，加研磨珠。在一定的轉速下，研磨至合適的細度，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，將得到的疏水涂料配以合適的固化劑，加稀釋劑調至適合的粘度。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 涂層測試
采用上海中晨公司生產的接觸角測定儀進行接觸角測試。將去離子水滴于涂層表面５ｓ后開始測試。每種涂層有３個平行試樣，每個試樣�。祩�點進行測量，共１５次讀數，取算術平均值。
采用紫外燈照射老化的方法進行耐候性老化試驗。設定好環境溫度和光照時間、雨淋時間、冷卻溫度和時間等各項參數，采用循環的方式，對涂層進行耐候性測試，并記錄下一定的時間間隔測試的光澤和色差數據。
２ 結果與分析
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系，測定ＰＴＦＥ質量分數不同時，固化溫度分別為２５℃、５０℃、１２０℃和２００℃時涂層的水接觸角。測量數據見表１。
表1 PTFE涂層質量分數、水接觸角與固化溫度的關系
由表１可知，ＰＴＦＥ的質量分數相同時，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，ＰＴＦＥ的質量分數越大，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據。由表２可知，ＰＥＥＫ的質量分數相同時，固化溫度越高，水接觸角越大，疏水性能越好；同一溫度下，ＰＥＥＫ的質量分數越大，水接觸角越大，疏水性能越好。
表2 PEEK涂層質量分數、水接觸角與固化溫度的關系
比較表１和表２的數據，得出結論：在相同條件下，ＰＥＥＫ涂層的疏水性能比ＰＴＦＥ涂層好。
２．２ 老化試驗對涂層疏水性能的影響
選用ＰＥＥＫ涂層測試紫外老化對涂層疏水性能的影響。圖１為ＰＥＥＫ的質量分數為１０％和３０％時的涂層原始試樣和老化試驗７００ｈ后的表面形貌。從圖１可看出，２種試樣經老化７００ｈ后，其表面沒有起泡、銹蝕、開裂和漆膜剝落等現象。表３為試樣光澤和色差數據。
圖1 原始試樣和700h老化試驗后試樣
表3 試樣老化前后光澤和色差
圖２為ＰＥＥＫ的質量分數為１０％和３０％時的涂層原始試樣和老化試驗７００ｈ后的涂層的水接觸角照片。從實驗數據可看出，質量分數為１０％涂層試樣經老化７００ｈ后，水接觸角從原始的９４．２°下降到９０．２°，降低率為４．２５％，而質量分數為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老化試驗后試樣的水接觸角
３ 結束語
在涂料中分別加入ＰＴＦＥ和ＰＥＥＫ可提高聚氨酯涂層的疏水性能；測試靜態水接觸角的結果顯示，涂層在常溫固化后，其中ＰＥＥＫ的質量分數為３０％時的水接觸角大于１１０°，涂層經紫外老化試驗７００ｈ后，質量分數為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涂層具有較強的應對紫外線的能力。研制成功的疏水涂料有望為電力桿塔、輸電導線、絕緣子等電力設施提供防冰保護。
