2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層的表面形貌及化學(xué)組成

為闡明涂層動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，首先對(duì)其形貌與化學(xué)組成進(jìn)行表征。表面掃描電子顯微鏡圖像（圖2a）顯示涂層致密而平整，未見(jiàn)顆粒堆積或皺褶等高粗糙度特征；截面SEM（圖2b）表明涂層的厚度約為20 μm，涂層與玻璃基底界面緊密，無(wú)明顯孔洞與脫層，預(yù)示良好的附著可靠性。原子力顯微鏡測(cè)試（圖3a）進(jìn)一步證實(shí)表面在納米尺度上極為平滑，均方根粗糙度僅0.35 nm。圖3a中的黑點(diǎn)區(qū)域?yàn)镻DMS分子相分離形成的"納米域"。沿標(biāo)記綠線的高度剖面（圖3b）近似恒定，指示覆蓋于表面的PDMS鏈層分布均一、連續(xù)。

涂層的化學(xué)組成通過(guò)X射線光電子能譜得到驗(yàn)證。全譜中出現(xiàn)的Si2s（102.6 eV）與Si2p（101.6 eV）特征峰清晰指示硅氧骨架的存在（圖4），證明PDMS成分成功引入至涂層表面/近表層區(qū)域。綜上，形貌與成分證據(jù)共同表明該環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層構(gòu)筑合理，能夠?yàn)楹罄m(xù)分析PDMS含量對(duì)動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性的調(diào)控效應(yīng)提供堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)依據(jù)。

2.2 PDMS含量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性影響

不同PDMS含量顯著調(diào)控涂層的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為。所制備的環(huán)氧/PDMS體系在考察范圍內(nèi)保持光學(xué)透明，未見(jiàn)可辨識(shí)的相分離結(jié)構(gòu)。隨著PDMS含量增加，水滴與十六烷滴的滑動(dòng)角（SA）單調(diào)下降，并在約1.0%處進(jìn)入平臺(tái)區(qū)，即進(jìn)一步升高PDMS含量對(duì)SA的改善趨于不顯著。其機(jī)理可歸因于：當(dāng)PDMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（<1.0%）時(shí)，表面可遷移動(dòng)的PDMS鏈段覆蓋度不足（有效接枝密度偏低），界面低表面能位點(diǎn)有限，液滴-界面黏附力較大，導(dǎo)致SA偏高；當(dāng)PDMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至≥1.0%時(shí)，表面PDMS鏈段的覆蓋與重排更充分，黏附力下降，SA維持在較低水平。需要指出的是，過(guò)量PDMS會(huì)稀釋環(huán)氧交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、降低結(jié)構(gòu)致密性與體相力學(xué)強(qiáng)度，不利于涂層的耐磨與穩(wěn)定性。綜合動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性能與力學(xué)穩(wěn)定性，本文將質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%確定為優(yōu)化的PDMS摻量。

2.3 不同表面張力液滴在環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層的潤(rùn)濕性

在前述最優(yōu)配方與工藝條件下，對(duì)PDMS富集的環(huán)氧樹(shù)脂基類液體表面開(kāi)展了靜態(tài)與動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性一體化評(píng)估。不同表面張力（γLV）的探針液體在該涂層上的靜態(tài)接觸角（CA）隨γLV增大而單調(diào)上升：低表面能的PDMS界面與高γLV液體之間界面能匹配度較差，液-固相互作用減弱，因此平衡CA增大；而低γLV液體與PDMS相容性更好，界面能降低，表現(xiàn)為較小的CA。動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕方面，寬γLV區(qū)間的多種常見(jiàn)液體：甲酰胺（γ=57.5 mN/m）、DMSO（γ=43.5 mN/m）、DMF（γ=37.1 mN/m）、十六烷（γ=27.5 mN/m），在涂層表面均呈現(xiàn)低黏附行為。該低黏滯性源于表面PDMS鏈段的高可遷移性：對(duì)于不能溶解PDMS的高γLV液體（如水類體系），液滴與涂層之間形成"離散型液-液界面"，PDMS刷層構(gòu)象收縮、鏈運(yùn)動(dòng)受限，故SA相對(duì)偏高；而對(duì)非極性、低γLV液體（如十六烷），PDMS發(fā)生溶脹并形成"混合型液-液界面"，顯著降低接觸角滯后（CAH）與黏附，使其SA均低于水。值得注意的是，當(dāng)液滴體積增至20 μL時(shí)，重力分量對(duì)啟滑的貢獻(xiàn)上升，不同液體間的SA差異顯著收斂（<5°），表明在較大體積尺度下體力學(xué)驅(qū)動(dòng)對(duì)啟滑行為的主導(dǎo)性增強(qiáng)并部分掩蓋了液-固界面化學(xué)與相容性的差異。

2.4 環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層的透光性能

采用紫外-可見(jiàn)（UV-Vis）光譜評(píng)估涂層的光學(xué)透過(guò)特性。圖5給出了在1 mm厚玻璃基底上制備的環(huán)氧樹(shù)脂基PDMS接枝涂層的透過(guò)率曲線。在可見(jiàn)光區(qū)（400~800 nm），總透過(guò)率穩(wěn)定在約90%，與裸玻璃基本相當(dāng)，表明該涂層不會(huì)引入顯著的霧度或透光損失。其高透過(guò)性主要?dú)w因于兩點(diǎn)：其一，表面粗糙度較低，界面散射被有效抑制；其二，涂層與基底的折射率匹配良好（PDMS折射率≈1.40，EP折射率≈1.50，玻璃折射率≈1.50），從而降低了界面反射與相位失配。與直接在玻璃表面接枝PDMS的結(jié)果相似，本研究的環(huán)氧樹(shù)脂基PDMS接枝涂層同樣保持了優(yōu)良的透明度，可在不改變基底外觀的前提下實(shí)現(xiàn)表面功能化。

2.5 環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層的附著性能和耐磨性能

采用劃格法測(cè)試了環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層在玻璃基底上的附著力等級(jí)。根據(jù)ISO 12944-6標(biāo)準(zhǔn)，0級(jí)為最高附著等級(jí)，表示涂層與基底間結(jié)合力最強(qiáng)。測(cè)試結(jié)果表明，所制備的環(huán)氧樹(shù)脂基類液體涂層在玻璃表面附著力等級(jí)為0級(jí)，顯示出優(yōu)異的界面結(jié)合性能。這主要得益于制備過(guò)程中環(huán)氧樹(shù)脂中的極性官能團(tuán)可與基底表面的羥基形成氫鍵，從而顯著增強(qiáng)涂層與基底間的結(jié)合強(qiáng)度。在平均壓力為13.0 kPa條件下，使用鋼絲絨對(duì)涂層進(jìn)行不同循環(huán)次數(shù)磨損后，水滴和十六烷滴在涂層表面的滑動(dòng)角變化情況。隨著磨損循環(huán)次數(shù)的增加（載荷為200 g，最高50次），水滴和十六烷的滑動(dòng)角均呈上升趨勢(shì)，表明涂層表面在反復(fù)磨損后仍保持較好的液體拒斥性能，但表面微結(jié)構(gòu)的局部損傷會(huì)導(dǎo)致液滴滑動(dòng)阻力略有增加。整體而言，該類液體涂層兼具優(yōu)異的附著力與耐磨穩(wěn)定性，為其在復(fù)雜工況下的長(zhǎng)期應(yīng)用提供了保障。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究提出了一種在環(huán)氧樹(shù)脂基體中引入單環(huán)氧基封端PDMS的無(wú)氟類液體涂層制備方法，通過(guò)噴涂與熱固化實(shí)現(xiàn)了表面致密平整（Rq≈0.35 nm）、光學(xué)透明（可見(jiàn)光透過(guò)率約90%）且低黏附的涂層結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，PDMS含量對(duì)動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性能影響顯著，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%為優(yōu)化配比，可同時(shí)保持較低滑動(dòng)角（<10°）和良好的力學(xué)穩(wěn)定性。與直接接枝PDMS或高氟含量涂層相比，該方法在實(shí)現(xiàn)寬表面張力液體低黏附的同時(shí)，兼具環(huán)境友好性和透明性，避免了氟化物可能帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，具備日常器具、食品包裝及光學(xué)元件等應(yīng)用潛力。需指出，本研究尚未系統(tǒng)評(píng)估涂層的耐磨壽命和極端環(huán)境穩(wěn)定性，后續(xù)可結(jié)合耐候性測(cè)試及界面結(jié)構(gòu)優(yōu)化，拓展其在戶外防污與功能化顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用。