Zusammenfassung: Anstrengung auf den langfristigen Wetterresistenzbedarf von Superhydrophobenbeschichtungen für Außengeräte entwickelte ein superhydrophobe Beschichtungssystem, das auf Silikonkautschukmatrix basiert. Durch die Kombination aus Sol-Gel-Methode und Pulververteilungsmethode wurde eine mikro-nano-Dual-Skala-Rohstruktur konstruiert, und der Herstellungsmechanismus, die Oberflächenmorphologieregulation und die Wetterresistenz der Beschichtung wurden systematisch untersucht. Experimente zeigen, dass die Beschichtung in extremen Umgebungen (Niedertemperatur, Salzspray, Ultraviolett, mechanischer Verschleiß) immer noch die Superhydrophobizität (Kontaktwinkel> 150 Grad) aufrechterhält und leistungsstarke Schutzlösungen für 5G-Kommunikation, Stromisolierung und Meeresausrüstung bietet.
Beschichtungsvorbereitungsprozess und Mechanismus
Sol-Gel-Methode zum Konstrukt von niedrigem Oberflächenergiesystem
Unter Verwendung von terminalem hydroxylfluoriertem Polysiloxan als Filmbildmaterial und 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl-Triethoxysilan als Modifikator wird eine dreidimensionale Netzwerkstruktur durch Hydrolysekondensationsreaktion gebildet. Fügen Sie ausgefällte Kieselsäure (Partikelgröße 20-40 nm) und Fluorkohlenstofflösungsmittel hinzu und verwenden Sie Silankupplungsmittel (KH-570), um anorganische organische Grenzflächenbindung zu erreichen. Während der Umwandlung von SOL in Gel wandert Fluorid richtungsweise auf die Oberfläche, um eine niedrige Oberflächenenergieschicht zu bilden (Oberflächenenergie<10 mN/m), and at the same time, silica nanoparticles self-assemble into a porous structure with a contact angle of 153.2°±0.2°.
Pulververfahren zum Konstruktion von Mikro-Nano-Rohstruktur
Unter Verwendung von Hochtemperaturen vulkanisiertem Silikonkautschuk (HTV) als Matrix wird Silica-Pulver (Partikelgröße 5-15 μm) mit 180 Grad bestreut und geheilt. Der Phasen-Trennungseffekt während des Aushärtungsprozesses von PDMS führt dazu, dass die Siliciumdioxidpartikel in die Matrix eingebettet sind und eine Mikro-Nano-Verbundstruktur ähnlich einem Lotusblatt bilden (fraktale Dimension 2.3-2.7). Die Oberflächenrauheit (RA) erreicht 35,695 & mgr; m, der Kontaktwinkel wird auf 157,7 Grad erhöht und der Rollwinkel beträgt weniger als 5 Grad, wodurch eine selbstverzählte Funktion erreicht wird.
Verwitterungsstrategie zur Leistungsoptimierung
Verbesserte Umweltanpassungsfähigkeit
Verbesserte UV -Resistenz der Beschichtung durch Fluoridmodifikation: Nach 30 Zyklen wechselender Ultraviolett -Bestrahlung (313 nm) bei 60 Grad und Kondensation bei 50 Grad fiel der Kontaktwinkel nur auf 161,1 Grad, und die Superhydrophobizität wurde immer noch beibehalten. Nach dem Salzspray -Alterungstest (35 Grad, 5% NaCl -Lösung, 500 h) war die Beschichtungsoberfläche nicht korrodiert und der Kontaktwinkel war dank der physikalischen Barrierewirkung von Kieselsäure und der chemischen Trägheit von Fluorid bei mehr als 152 Grad stabil.
Verbesserte mechanische Stabilität
Eine Doppelschichtstruktur wird zur Verbesserung des Verschleißwiderstandes verwendet: Die untere Schicht ist eine PDMS/Silicon-Dioxid-Verbundschicht, und die Oberflächenschicht ist eine fluoridmodifizierte Schicht. Nach 300 Schleifpapier-Abrasionen (Last 500 g) beträgt der Kontaktwinkel immer noch 159,9 Grad und der Rollwinkel 7,5 Grad, was besser ist als eine Einschichtbeschichtung (Kontaktwinkel nach Abrieb<150°). In addition, the coating showed no cracking after thermal shock cycles (100 times) from -18°C to 150°C, and had excellent thermal expansion coefficient matching.
Typische Anwendungsfälle
5G-Antennenabdeckung gegen Räze-Abschwächung
Im simulierten Niederschlagstest (48 h, Regenintensität 10 mm/h) betrug der Kontaktwinkel von Wassertropfen auf der Oberfläche der beschichteten Antennenabdeckung 165,1 Grad, der Rollwinkel war<3°, and the signal loss (-0.05~-0.28 dB) was reduced by more than 90% compared with the uncoated antenna cover (-3.71~-5.17 dB), effectively solving the rain attenuation problem of 5G base stations.
Anti-Verschmutzungs-Überfluss von Kraftisolatoren
Die superhydrophobe Beschichtung wird auf 110 kV -Verbundsolatoren angewendet. In der künstlichen Verschmutzung (NaCl+Diatomaceous Earth, Aschedichte um 2,0 mg/cm²) wird die Überschlagspannung um 29,0% (leichte Umweltverschmutzung) und 42,9% (schwere Verschmutzung) im Vergleich zur gewöhnlichen RTV
Diese Studie erzielte einen Durchbruch bei der Wetterresistenz von Silikongummi -superhydrophoben Beschichtungen durch Materialdesign und strukturelle Optimierung.
Zukünftige Forschung wird sich auf:
Entwicklung von grünen Lösungsmittelsystemen zur Reduzierung der VOC -Emissionen;
Integration von leuchtenden und leitenden Funktionen zur Erweiterung von Anwendungsszenarien;
Optimierung des Sprühprozesses, um eine groß angelegte industrielle Produktion zu erreichen.
Diese Beschichtung hat einen wichtigen Werbewert im Bereich des Schutzes im Freien und kann langfristige Schutzlösungen für intelligente Netze, 5G-Kommunikations- und Marine-Engineering bieten.
