易清洁涂层是一种环保、低成本和便捷的防污方法，在海洋防污、医疗器械以及太阳能电池板自清洁等领域都表现出优异的应用前景。常用于构建易清洁涂层的低表面能材料多为有机硅树脂和含氟化合物。有机硅树脂是一类具有三维网状结构的有机-无机杂化材料，具有优异的性能，包括良好的热稳定性、耐候性、电绝缘性和疏水性。然而，大多数有机硅树脂的耐溶剂性与机械稳定性较差，而含氟化合物则具有低表面能、高化学惰性与高热稳定性等优点，用含氟化合物对有机硅树脂进行改性是一种非常有效的方法。同时目前高温热固化还是涂层制备比较常用的固化方式，但制备过程需要较高的温度，限制了涂层在塑料、纸张等热敏性基材上的应用。紫外光固化技术由于具有低能耗、常温操作、高效环保和适应性广等独特优势在易清洁涂层领域受到越来越多的关注。因此将紫外光固化技术与易清洁涂层结合起来，制备一种紫外光固化易清洁涂层是非常有必要的。

基于以上研究背景，本课题组在《表面技术》发表题为“氟硅树脂改性紫外光固化易清洁涂层的制备及性能研究”的封面文章，通过水解-缩聚法制备了氟硅树脂（AFSR），将AFSR添加到聚氨酯树脂（PUA）中，经紫外（UV）光固化得到UV光固化氟硅树脂改性聚氨酯易清洁涂层，并研究了AFSR添加量对制备的涂层接触角、滑动角、防涂鸦、自清洁和耐磨性能的影响。（主要路线如图1所示）

图1（a）AFSR的合成过程；（b）涂层的制备示意图

由于氟硅树脂AFSR具有较低的表面张力，将AFSR添加到PUA中，可以降低涂层的表面能，从而赋予涂层防污的功能。如图2所示，随着AFSR中氟含量逐渐增大，涂层表面水和十六烷的接触角也增大，说明AFSR中的全氟烷烃链段可以有效地提高涂层的疏水疏油性。同时AFSR的添加量从0.0 wt%增加到2.5 wt%，水和十六烷的滑动角逐渐下降，这是因为涂层中不仅具有优异疏水性的硅氧烷链，并且氟元素的引入进一步降低了涂层的表面能，使水和十六烷在涂层表面不容易粘附，可以轻易地从涂层表面滑落，从而使涂层具有易清洁的功能。

图2 AFSR添加量对易清洁涂层接触角和滑动角的影响

图3左图为涂层透过率测试图，随着AFSR添加量的增加，涂层的透光率逐渐降低，但保持在50%以上。右图为添加2.5 wt%AFSR的PUA制备的涂层照片。从图中可以看出，虽然涂层略有发白，但依旧可以清晰地看到涂层下方的字母，对涂层的实际应用影响不大。

图3 AFSR添加量对易清洁涂层透过率的影响和不同涂层下文字清晰度图像

图4,5为涂层防污性能测试图，图4研究不同AFSR添加量对所制备的易清洁涂层油性记号笔收缩性能的影响。最后根据记号笔收缩面积的变化，选择AFSR添加量为2.5 wt%较为合适。并且随着AFSR中氟含量逐渐增大，笔迹收缩面积逐渐减小，最小可达到34.22%。同时通过图5来看，添加AFSR-7-2.5的涂层具有更出色的油墨收缩效果，说明AFSR中全氟烷烃链段越多，涂层的防污性能越好。

图4 AFSR添加量对涂层油性记号笔收缩现象的影响

图5 AFSR添加量对涂层表面油墨收缩的影响

通过耐磨试验机对涂层进行摩擦循环测试，并对摩擦之后的涂层进行油性记号笔擦拭、油墨收缩效果测试。从图6可以看出，随着摩擦次数增加，油性记号笔笔迹面积逐渐变大，经过3000次的摩擦循环后，油性记号笔笔迹在涂层表面依然会发生收缩。同时从图7中可以看出摩擦循环测试3000次后，随着AFSR中氟含量逐渐增加，油墨收缩效果越来越明显，其中AFSR-7-2.5表现出最好的收缩效果。

图6 AFSR添加量对摩擦测试后油性记号笔笔迹收缩现象的影响

图7 AFSR添加量对摩擦测试后油性记号笔笔迹收缩现象的影响

总体来看，以聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂、氟硅树脂（AFSR）为添加剂，可制备出具有疏水、防涂鸦和耐磨性能的紫外光固化易清洁光滑涂层。涂层具有优异的防涂鸦性能，油性记号笔和油墨在表面可以发生收缩并且轻易擦拭干净。该涂层具有优异的自清洁性能，水滴从涂层表面滑落时，可以将涂层表面的灰尘和亲水性纳米SiO2轻松带走而不留下痕迹。另外该涂层还具有优异的耐磨性能，经3000次摩擦后依然保持优异的防污性能。

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=32zMbNrZv2BtEktOBlg7VH7dpebQAzcTo6wAKEP2dUKWMt66HJX8qTYEHmeztJebbxnT6BaudM1X3HwbfyEXjiOOUmI2pncOU5Wr_Dh0yv8seDlR3GM1AcsKAfoX6zvUQclmNvxeBYQ=&uniplatform=NZKPT&flag=copy

DOI：

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2323.07.022