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防沾污涂层是一类基于聚合物改性且具有平滑表面和低表面能的功能涂层,水性和油性液体能在其表面滑下而不留痕迹,具有自清洁、防涂鸦等特点,可用于窗户的自清洁、公共设施的防涂鸦、原油运输管道的减阻等方面,有很好的应用前景。然而,目前防沾污涂层的制备主要存在以下不足:第一,使用含氟物质改性基体树脂以降低涂层的表面能,然而含氟物质价格昂贵,而且使用具有生物毒性和生物积累性的长碳链全氟物质会对人体和环境造成危害;第二,目前防沾污涂层基本由不可再生原料制备而得,不利于防沾污涂层的可持续发展;第三,涂层需要长时间的热固化,这不仅限制了防沾污涂层在热敏基材上的使用,还增加了固化能耗;第四,对水性防沾污涂层的研究较少,水性组分中的亲水基团未被消除会影响到涂层的防沾污性能等。基于上述问题,本论文以安全无毒的聚二甲基硅氧烷(PDMS)代替含氟物质为涂层提供低表面能,制备出了系列新型无氟防沾污涂层。(1)基于蓖麻油改性制备了一种生物质基无氟防沾污涂层,实现了可再生原料在防沾污涂层中的应用。得到的涂层具有高透明度,涂层表面光滑平整,均方根粗糙度仅为0.314 nm,水、十六烷、泵油、原油能在其表面滑过而不留痕迹,具有优异的化学稳定性和自清洁性能,可用于防指纹、防涂鸦等用途。另外,在涂层体系中加入染料而不会影响其防沾污性能,因此可用于制备有色的防沾污涂层。(2)制备出了一种紫外光(UV)和太阳光均可固化的无氟防沾污涂层,UV固化时间仅需35 s。该涂层体系能避免长时间的热固化对基材造成的影响,实现了无氟防沾污涂层在热敏基材上的应用,同时缩短了固化时间,使其更适合于工业生产。该无氟防沾污涂层具有高透明度,可用于玻璃、瓷砖、马口铁、手机屏幕、塑料等基材实现自清洁、防指纹等效果。(3)将超支化体系应用于防沾污涂层的制备中,开发出了一种超支化聚酯基无氟防沾污涂层。当PDMS的含量为0.5 wt%时,得到的涂层具有高透明度,表现出优异的自清洁性能、防指纹性能和防涂鸦性能。该涂层在强酸溶液(p H=0)和强碱溶液(p H=14)中浸泡15 h后依然保持优异的防沾污性能,说明该涂层有很好的化学稳定性。另外,该涂层还具有优异的抗冲击性能、柔韧性、硬度、附着力和耐磨性,经5000次摩擦后,水和十六烷依然能从涂层表面滑下而不留痕迹。(4)以合成的水性含硅聚丙烯酸酯(WPMPA)和水性三官能团氮丙啶交联剂(TTMAP)为原料制备得到一种水性无氟防沾污涂层。该水性体系主要通过这两种水性组分的亲水基团(即WPMPA中的羧基和TTMAP中的氮丙环)在固化过程中反应从而为涂层提供高交联密度,同时避免了水性组分中的亲水基团的残留。得到的涂层具有高透明度。研究发现,在该涂层表面,与PDMS相溶的液体比与PDMS不相溶的液体有更低的滚动角,这是因为与PDMS相溶的液体能溶胀涂层表面的PDMS链段,降低了液体与涂层表面的滑动摩擦力。另外,该涂层可用于防指纹、防涂鸦等用途,同时表现出优异的化学稳定性、附着力、抗冲击性能和耐UV老化性能。