超疏水复合涂层的制备和性能研究

高硕洪^1,2，刘敏²，庞晓军²，张小锋²，邓畅光²，梁兴华²，邓春明²

1. 广东工业大学材料与能源学院2. 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

摘 要：采用大气等离子喷涂工艺（APS）制备了双层Al₂O₃/PTFE复合涂层和单层Al₂O₃-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜（SEM）、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微观形貌、相组成、粗糙度、硬度、疏水性能以及耐磨性能。评价复合涂层的性能并进而研究了Al₂O₃陶瓷作为粘结层和硬质颗粒填充相以及工艺参数对复合涂层的疏水性能和耐磨性能的影响。结果表明:无论Al₂O₃陶瓷作为粘结层还是硬质填充相添加到涂层中,都显著提高了单一PTFE涂层的摩擦学性能。Al₂O₃-PTFE复合涂层的耐磨性能优于Al₂O₃/PTFE复合涂层,两复合涂层的磨损率和摩擦系数依次为2.84×10^-5mm³/N·m、9.97×10^-5mm³/N·m和0.51、0.38;复合涂层的表面都具有良好的疏水性能,与水的静态接触角分别为155.4°和148.9°。良好的疏水性能源于表面粗糙的微纳米级突起结构和表面存在密集分布的低表面能氟化物的协同作用。进行摩擦磨损试验后表面的突起结构受到一定的破坏,涂层的疏水性能有所下降,但是Al₂O₃/PTFE复合涂层仍然具有超疏水性。

关键词：复合材料;超疏水复合涂层;大气等离子喷涂;疏水性能;耐磨性能;