摘要： 目的 旨在突破现有防污透明涂层在透明性不足、力学稳定性差及依赖含氟组分等方面的局限，提出一种无氟环氧树脂基类液体涂层制备策略。通过构建兼具高透明性、优异防污性能与环境友好性的涂层体系，为食品包装、餐厨器具及光学元件等领域提供可实施的新型表面保护解决方案。方法 本文采用喷涂结合热固化的方法，在环氧树脂基体中引入单环氧基封端聚二甲基硅氧烷（PDMS），构筑无氟透明类液体涂层。系统考察PDMS含量对涂层表面结构、润湿性及防污性能的影响。结果 形貌与成分分析表明，涂层表面致密平整（Rq≈0.35 nm），PDMS链段均匀覆盖并富集于界面。动态润湿测试表明，该涂层对多种不同表面张力液体均表现出滑动角<10°的低黏附性，并在可见光区的透过率约为95%，与裸玻璃相当。结论 该策略为实现高透明、低黏附且环境友好的环氧基防污涂层提供了可行途径。

引言

表面防污技术在现代工业和日常生活中有着广泛的应用需求。例如，建筑物的自清洁玻璃窗希望通过特殊涂层保持长久透明而无需频繁清洁；餐桌和厨具表面则采用防油处理以减少油渍黏附，降低清理难度。这类自清洁、防油表面的实现依赖于材料表面对水滴、油污等污染物的有效排斥。

目前，实现表面疏水/疏油通常采用仿生超疏水涂层技术，通过在表面构建微纳米粗糙结构并降低界面表面能，使液滴难以附着且易于滚落。然而，传统超疏水涂层往往存在透明性差和机械稳定性不足的问题：微观粗糙结构会引起光散射，导致涂层透明度下降；同时这些精细结构在外力作用下容易磨损破坏，影响长期防污效果。此外，为降低表面能，不少涂层掺入了含氟化合物，但氟材料可能带来环境和健康风险，削弱了涂层的环保性能。由此可见，在确保优异防污性能的同时兼顾透明性、耐磨性和环保性，已成为防污涂层领域亟待解决的难题。

针对上述不足，研究者探索了多种新型防污涂层策略并取得一定进展。例如，有研究通过在表面引入含氟聚合物或氟硅烷涂层来大幅降低表面能，从而实现疏水疏油效果；也有研究利用自组装单分子层（SAM）在固体基底上构筑致密有序的疏水分子膜，以获得光滑的低表面能界面；此外，通过在基底上接枝聚二甲基硅氧烷（PDMS）分子链形成"类液体"表面，也是降低液滴黏附的有效方法。这些方法在减小液滴黏附、实现防污方面发挥了作用，但各有局限：含氟涂层的环境友好性令人担忧，自组装单层的机械稳定性有限，纯PDMS单分子层的耐磨性难以保证。

鉴于上述情况，本文提出了一种无氟、透明且耐磨的环氧树脂基防污涂层制备方案。环氧树脂因具有良好的力学强度和附着力，被选作涂层基体。通过引入少量带有反应性环氧端基的PDMS预聚物，并在涂层固化过程中将其共价接枝进环氧树脂网络，可在涂层表面构筑出柔性可迁移的有机硅链层，从而赋予材料类似液体表面的低表面能特征。该涂层表面平整、可见光透过率>90%，对宽范围表面张力液滴表现出低黏滞性。这一策略为开发透明、耐久且环保的防污涂层提供了新思路。

1 实验

1.1 原材料

主要材料：E-44型环氧树脂（环氧值=0.44 mol/100 g），南通星辰合成材料有限公司；单环氧基封端PDMS（Mw=5 000 g/mol），Sigma-Aldrich有限公司；乙酸乙酯，聚醚胺（Mw=230 g/mol）为99%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 环氧树脂基类液体涂层的制备

将环氧树脂预聚物（E44）、聚醚胺（PEA）和乙酸乙酯按1:0.45:3的质量比混合后机械搅拌10 min，使其充分溶解。该体系以PEA作为固化剂。然后加入不同质量分数（0.2%~2%）的单环氧基封端PDMS，继续搅拌30 min。用直径0.3 mm喷嘴的喷枪在0.5 MPa的压力下（喷嘴与基底垂直距离15 cm）将混合物（EP）喷在玻璃基底上。喷涂完成后，将样品置于120 ℃烘箱中30 min，使PDMS分子与固化剂完全反应。以上制备过程所用试剂的化学结构式如图1所示。

1.3 样品的性能及表征

1.3.1 扫描电子显微镜（SEM）  

通过扫描电子显微镜测试环氧树脂涂层宏观形貌，型号Gemini300，德国卡尔蔡司集团。

1.3.2 原子力显微镜（AFM）  

通过表征环氧树脂基类液体表面的微观形貌和均方根粗糙度（Rq），型号为Dimension Icon，德国Bruker公司。

1.3.3 X射线光电子能谱测试仪（XPS）  

利用X射线光电子能谱测试仪对PDMS接枝涂层的元素组成进行分析，型号K-alpha，美国Thermo Scientific公司。

1.3.4 接触角测量仪  

不同表面张力液滴的所有滑动角均使用德国LAUDA Scientific公司生产的接触角测量仪（型号LSA100）测量。上述测试所选液滴体积为10 μL。为获得更为准确的测量数据，最终值由同一表面上不同位置的5个值的平均值得出。

1.3.5 紫外可见光光谱  

通过日本岛津仪器公司生产的紫外可见光光谱仪（型号UV-3600i Plus）测试了环氧树脂基类液体涂层的可见光透光性能。