疏水性指的是一個(gè)分子（疏水物）與水互相排斥的物理性質(zhì)。疏水性分子偏向于非極性，并因此較會(huì)溶解在中性和非極性溶液（如有機(jī)溶劑）。疏水性分子在水里通常會(huì)聚成一團(tuán)，而水在疏水性溶液的表面時(shí)則會(huì)形成一個(gè)很大的接觸角而成水滴狀。水分子與不同固體材料表面之間的相互作用情況是各不相同的。在水（液相）、材料（固相）與空氣（氣相）三相的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和材料接觸面所形成的夾角θ稱為接觸角。親水性的材料水接觸角小于90度。疏水性的水接觸角大于90度，小于150度，超疏水性的水接觸角大于150度,如下圖所示。

我們都知道下雨后，水滴不會(huì)粘在荷葉表面，而是像一粒粒珍珠似的在葉面上來(lái)回滾動(dòng)，這便是自然界中*常見到的超疏水現(xiàn)象。超疏水材料由于其優(yōu)異的超拒水性能，在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用前景，例如可以廣泛應(yīng)用于需要拒水防污的場(chǎng)景的超疏水涂層。

傳統(tǒng)防污涂料采用殺蟲劑、重金屬鹽類防污劑等方法處理海洋生物污損，但大都存在海洋生態(tài)環(huán)境的破壞、防污性能不穩(wěn)定、長(zhǎng)效防污能力差、成本高等問(wèn)題。而超疏水防污涂料涂層是從海洋污損生物的附著機(jī)理出發(fā)其低表面能的表層使海洋生物產(chǎn)生的有機(jī)物黏液不能得到有效地鋪展和黏附，直接從“根本上”解決污損的附著問(wèn)題。

先將正硅酸四乙酯（TEOS）溶解在在無(wú)水乙醇中后加入適量氨水的方法制備二氧化硅溶膠凝膠；之后用TEOS和甲基**氧基硅烷（MTMS）在無(wú)水乙醇環(huán)境下反應(yīng)，而后加入氨水的方法制備得到硅氧烷改性溶膠凝膠；按一定比例混合硅氧烷改性溶膠凝膠和十三氟辛基**氧基硅烷（FAS-13），室溫下攪拌后在超聲機(jī)中超聲使其充分反應(yīng)，制得氟化硅溶膠凝膠。

將氟化硅溶膠凝膠干燥后選用異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯（NDZ-201）對(duì)其進(jìn)行處理并加入到環(huán)氧樹脂中，通過(guò)C—O—Ti鍵穩(wěn)固的連接在一起，進(jìn)一步提高填料分散性并保持穩(wěn)定，就能制得一款防腐性強(qiáng)、機(jī)械性能優(yōu)異的超疏水涂料。

復(fù)合改性前后SiO2的XRD分析結(jié)果如下圖所示。從圖中可以看到，未改性SiO2只有1個(gè)饅頭特征峰，在2θ=23°處符合SiO2標(biāo)準(zhǔn)卡片特征峰，且該峰強(qiáng)度逐漸減弱直至平滑。因此，未改性納米SiO2粉末是非晶態(tài)物質(zhì)，在衍射角23°之后衍射強(qiáng)度起伏很小，屬于平滑區(qū)。復(fù)合改性后的SiO2的XRD譜圖仍為寬峰，說(shuō)明也為非定型結(jié)構(gòu)，即MTMS和FAS-13復(fù)合改性的硅溶膠并沒有改變硅溶膠的無(wú)定型結(jié)構(gòu)。

溶膠粒徑越小、分散越均勻，涂膜表面微納粗糙結(jié)構(gòu)越致密，結(jié)構(gòu)凹陷處儲(chǔ)存的“氣墊”越多，疏水效果越好。從下圖a中可以看出不同氨水用量下，分布曲線都呈單峰分布，且分布范圍較窄，生成的SiO2溶膠分散性較好。從下圖b中可以看出，烷基硅烷加入反應(yīng)體系中后，影響原來(lái)體系中SiO2晶核的形成，隨著硅氧烷用量的增加，體系中Si—(OH)4和CH3—Si—(OH)3的濃度增大，縮合反應(yīng)速率增大，生成的SiO2晶核表面接枝有很多的—Si—CH3基團(tuán)，且—Si—CH3基團(tuán)的空間位阻較Si—OH基團(tuán)大，阻止了SiO2晶核的繼續(xù)長(zhǎng)大，使得粒徑減小。當(dāng)TEOS與MTMS體積比1：1時(shí)，得到的改性溶膠PDI*小，分布曲線呈單峰分布且分布范圍較窄，分散性*好。

通過(guò)此方法制備的TiFSiO2-EP涂層不僅具有良好的超疏水效果，且機(jī)械性能優(yōu)異、防腐性強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于海上施工設(shè)備、遠(yuǎn)洋船舶等基材上，發(fā)揮疏水防污效果。

通過(guò)上述表征方法和諸如酸堿測(cè)試和綜合熱測(cè)試等方法，程、魏等得到了如下一些結(jié)論，這對(duì)于用溶膠凝膠法制備超疏水材料具有重要的借鑒意義。

(1) 納米SiO2溶膠為超疏水表面的構(gòu)建提供粗糙結(jié)構(gòu)，F(xiàn)AS-13、MTMS起到降低表面自由能的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TEOS、MTMS、FAS-13的體積比達(dá)到1：1：2時(shí)，SiO2薄膜水接觸角超過(guò)150°，滿足超疏水性能要求。

(2) FAS-13中的Si—O鍵和C—F鍵的高鍵能、低表面能特性，顯著提升EP涂層的疏水性和耐酸堿性。

(3) 鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201的質(zhì)量為粉體質(zhì)量的2%時(shí)，氟硅烷粉末在環(huán)氧樹脂中分散性能*好，且離心穩(wěn)定性達(dá)到1級(jí)。

(4) 鈦氟硅烷粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，TiFSiO2-EP涂層具有優(yōu)異的機(jī)械性能、疏水性和耐腐蝕性能。涂層附著力為2級(jí)，硬度為3H，柔韌性為1 mm，耐沖擊為50 cm，實(shí)部阻抗達(dá)到4.1×108 Ω?cm2，水接觸角超過(guò)150°，滿足超疏水性能要求。