低表面能涂料简介

特点：不是不附 着，而是附着不牢固， 一旦大流速可自动除 去，即可称为：自洁 净涂层
低表面能涂料分类
低表面能减阻涂料
低表面能 减阻涂料
疏水减阻
涂层减阻
低表面能涂料分类
疏水减阻
用低表面能物质来实现疏水和减阻的是由于疏水涂层推 迟了平板表面流体层流边界层向湍流边界层的捩转。或疏水 表面的减阻归结于液-固界面间产生了滑移（滑移20μm），从 而实现减阻。
超疏水系列涂料在船舶与海洋工程应用方面开展了产、学
、研项目合作，期待着能为我国的海洋事业作一点实事。
低表面能涂料分类
涂层减阻
如法国“海鳝”鱼雷外表面涂装具有低摩擦阻力的涂 层后，明显提高了鱼雷的航速；NASA开发出的微绉褶涂层
技术，除了可应用于飞行器或船舶表面，以降低能源损耗
外，此类技术并应用于运动竞赛方面，譬如泳帆船表面， 结果显示高分子涂层可减阻60%。
低表面能涂料的应用
憎水 减阻降噪 海洋生 物防污
CSS-Fe超疏水铁基涂料是船底防污的自洁净涂料。
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
此外，CSS-Fe涂层由于超疏水层在微观上具有较低的
表面能，与水的相互作用力弱，涂层表面的水介质与涂层
的相互结合不紧密，表面的水介质有从涂层壁面剥离的趋 势，使水体流经超疏水表面时产生壁面滑移，使得边界上 的速度梯度减小，从而减小边界上的剪切力，由于边界面 上的速度梯度减小，故摩擦阻力系数减小，推迟了层流附
低表面能涂料分类
低表面能防污涂料
船舶在航行过程中，由于海洋生物的附着，可使船舶 航速减慢，燃油增加，海水管道及养殖网具堵塞，水下设 施破坏等。 低表面能涂料由于其独特 的表面性能，污损物在其上附 着界面非常弱，利用自重、航 行中水流的冲击或辅助设备的 清理可以轻易除去，成为海洋 防污涂料的最有吸引力的选择。
着面流态的转变，使附着面层层流状态更稳。使流态转换
的临界雷诺数相应增大，大大降低摩擦阻力。可使舰艇在 剥离附着物后减阻，提高航行速度。
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
哈尔滨工程大学的专家及国外的研究学者证实，“低表 面能超疏水涂层的减阻在接触角＞ 150 ℃时，可减阻 18%30%，当接触角＞174℃，流速较大时，减阻最高可达50%， 同时可减小水下自噪声10Bb”。可见CSS-Fe超疏水铁基涂层 在舰艇上的使用对进一步提高舰艇这个海上平台的快速反应
石油抽油 管防蜡
集输油田管 道减阻、船 舶减阻、螺 旋桨降噪
降低海底 生物与船 底涂层间 的表面润 湿性
wenku.baidu.com 低表面能涂料的应用
集输油田管道减阻
天然气管道内表面超疏水分 子膜及其防腐性能
油田管道表面经超疏水改性前后腐蚀液滴的浸润形貌对比图
低表面能涂料的应用
船舶防污、减阻
低表面能涂料是依靠涂料表面的物理作用来达到防污 效果。海生物通过分泌黏液润湿船舶表面进行吸附，若使 用低表面能涂层，会降低污损生物与涂层之间的表面润湿 性，从而增加附着的难度。
引入到聚合物链中，使其具有较低的表面能。主要原因有
： C:F 键键能比 C:H 键键能大，且 F 原子电子云对 C:C 键的
屏蔽比H原子强，此外，C:H键的电子云分布使得含C:H键 的物质能与油污发生作用，而 C:F 键中电子被紧紧束缚在 原子核周围，综合作用使得含氟化合物具低表面能。如氟 含量很高的聚四氟乙烯表面能约为20mN/m。
低表面能涂料分类
低表面能涂料分类
含氟类低表面能涂料
不粘性能， 容易清洗； 表面张力小， 具有优异的 自润滑性能 和低摩擦性 能 憎水憎油性 能，不污染 设备内物料 等； 具有突出的 耐热性、耐 候性、介电 性、耐化学 品性等
防污涂料
低表面能减阻涂料
低表面能涂料分类
含氟类低表面能涂料
此类涂料主要是利用聚合物的高分子改性，将F原子
大，能确保覆盖住极性基团及偶极子。涂料交联密度高，取向
的含氟端严格固定，且表面非常光滑，既能抵抗黏附分子的渗 透，又可以抵抗黏附所诱导的分子重排。由于黏附分子渗透重 排受到限制，涂层和黏附物之间的黏附不牢，形成分明的易剥 离的界面。舰船航行速度较高，因此即使在舰船停泊时被海洋
生物附着污染，一旦航行达到一定速度，就可剥离掉附着物。
2-9节时，船体上附着的海洋生物会使航行阻力增加 3倍。海 洋生物附着在螺旋桨上，使螺旋桨的有效输出功率减小为原 来的80%，带有导流器的螺旋桨更易受到它的影响。因此有 效防控海洋生物在船底部附着有着非常重要的现实意义。
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
CSS-Fe超疏水铁基涂料是一种高含氟树脂涂料，其氟化基团
低表面能涂料防污机理
低表面能涂料的应用
船舶防污、减阻
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
我国南海地处热带，海水常年温度较高，特别适合海洋 生物的快速繁殖和生长。任何船舶只要航行到南海，船底都 会符着大量的海洋生物。海洋生物的附着增大了船体表面的
粗糙度，增加了船舶在水中航行的阻力。经测定，当航速为
能力与作战能力有着非常重要的意义。
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
武汉理工大学为石油抽油管防蜡而研制出了一种防 腐、耐盐、耐磨的接触角＞ 160℃的低表面能超疏水涂层 ，此涂料在大庆油田试验井中已使用三年，产品性能可靠 ，目前已进入推广阶段。 同时，武汉金船科技有限公司与武汉理工大学就 CSS
低表面能涂料简介
主要内容
一、低表面能涂料分类
二、低表面能涂料的应用
三、CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
低表面能涂料分类
低表面能涂料也称不粘涂料，是近年来快速发展的 一类涂料体系，是采用低表面能涂料制备的涂层，与底材
的结合力良好，与纯水的接触角＞120℃。
低表面能涂料分类
θ：水和固体表面之间的接触角 当θ＜90℃时，水可以在固体表面铺展， 此固体表面称为亲水表面； 当θ＞90℃时，水在固体表面收缩，此 固体表面称为疏水表面；特别地，当θ=0℃ 时为完全润湿表面， θ=180℃时为完全疏水 表面。 θ＞150℃时，固体表面称为超疏水表面。
低表面能涂料分类
涂层减阻
涂层依靠改变壁面的表面性能，如疏水、疏油性，使 得物体壁面与液体介质间亲和性减弱，直接地减小流体在 壁面上的切变应力，增大层流附着面的厚度，使层流向湍 流过度的转捩点后移。主要从以下两方面考虑： 1、尽量使物体表面保持光滑，降低摩擦阻力。 2 、尽量使层流压保持在较长的范围内，因为对于摩 擦阻力来说，层流阻力系数总是比湍流小得多，为了让推 迟湍流的转捩，由层流转变为湍流的转捩雷诺数可达到 3×106，大大降低摩擦阻力。