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图1自清洁粉末涂层表面SEM图（干混工艺）



图2自清洁粉末涂层上水滴和油滴形态图



图3自清洁涂层表面X-射线光电子能谱图
 

3.2粉末涂料生产工艺对性能的影响

试验过程中发现：采用熔融挤出工艺制备自清洁粉末涂料，活性纳米Al2O3微粒用量较小时，粉末涂层的物理机械性能较好，但疏水性较差；活性纳米Al2O3微粒用量大于30%时，涂层才具有一定的疏水性，但涂层的物理机械性能大大下降，甚至出现涂层不连续现象。采用干混工艺制备粉末涂料效果较好，纳米Al2O3微粒用量可大幅减少，而涂层常规的物理机械性能则有了良好保证。干混工艺既可使纳米Al2O3微粒均匀分散，也能保证粉末涂料熔融固化成膜过程中纳米微粒向涂层表面的聚集与排列组合。

3.3纳米Al2O3微粒用量对涂层疏水性的影响

由表1可以看出：在试验工艺下，随着纳米Al2O3微粒用量的增加，涂层的水接触角迅速增大，Al2O3用量达10%（质量分数）时水接触角达到最高，随后小幅下降。这说明纳米Al2O3微粒的存在是涂层呈现疏水性的关键，但过量的纳米Al2O3微粒，则破坏了聚酯与固化剂的成膜反应。可以通过正交等试验，均衡涂层的疏水性与物理机械性能，确定纳米Al2O3微粒用量的最佳点。

3.4涂层表面的微观状态及性能

图1表明：涂层表面被纳米Al2O3微粒均匀覆盖，具有仿荷叶表面结构的微观构造；从图3可以看出：涂层对钢铁基材的覆盖很好，没有任何Fe信号，强的F信号说明，涂层表面富集氟硅烷、密布活性纳米Al2O3微粒，这些也从涂层的表面微观结构上揭示了涂层的超疏水性。

3.5涂层物理机械性能

表2数据表明：添加适量纳米Al2O3微粒并没有降低涂层的主要物理机械性能，但对涂层的外观、表面光泽度有明显影响，这与纳米粒子的小尺寸效应有直接关系。对涂层进行耐刮擦试验时发现：涂层表面的纳米结构极易遭到破坏，直接表现是涂层疏水性降低甚至消失，与早期疏水性涂层遭到水流强烈冲刷、人工揉擦后疏水性消失类似。这说明自清洁粉末涂层表面的纳米微粒与树脂基料缺少牢固结合，涂层的柔韧性、表面硬度等性能偏低，还需要通过进一步的试验来改进。

4结语

在液体自清洁涂料研究与应用取得重大成果的促进下，笔者与正菱公司对自清洁粉末涂料进行了一系列试验研究并获得积极进展［8-9］。自清洁粉末涂层性能检测及表征结果说明：添加活性纳米Al2O3微粒实现了粉末涂层表面的超疏水性。针对试验中存在的涂层表面纳米结构易损伤等问题，今后应在纳米粒子修饰材料选择、修饰工艺以及涂料干混工艺优化等方面进行更深入的研究。