双层透明耐磨超疏水膜层的制备及界面结构控制

摘要

以正硅酸乙酯为前驱体,以溶胶-凝胶法制备的SiO2溶胶作为黏结剂,首先将SiO2溶胶在玻璃上旋涂成膜作为底层黏结层,再将亲水型气相SiO2纳米颗粒与SiO2溶胶混合后在底层上旋涂成膜作为上层微纳米凹凸膜层,制得双层透明耐磨微纳米凹凸膜层;同时采用KH560嫁接改性的SiO2纳米颗粒替代未处理的SiO2纳米颗粒,制得改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层,研究了膜层制备工艺以及SiO2纳米颗粒改性对膜层界面结构的影响.结果表明,当旋涂转速为400 r/min、膜厚为1.39μm时,底层黏结层具有优异的透光性和耐磨性;紫外臭氧照射20 min后,水接触角为0°,形成高化学活性的亲水性表面.经氟硅烷表面修饰,双层透明耐磨微纳米凹凸膜层和改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层的水接触角分别为151.23°、150.82°,呈现超疏水性;在1 kg/cm2的荷载作用下,往复打磨200次后,它们的水接触角分别达到121.97°和126.45°,平均面粗糙度保持率高达51.62％和66.33％,下降幅度小,呈现优良的耐磨特性.耐磨特性与界面处的空隙、孔洞密切关联;SiO2纳米颗粒的改性能够有效地减少界面处的空隙、孔洞,提升膜层的耐磨特性.