Abstract A fluorinated polymeric sol–gel precursor (PFT) is synthesized by copolymerization of 2,3,4,5,5,5-hexafluoro-2,4-bis(trifluorinated methyl)pentyl methacrylate (FMA) and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (TSMA) to replace the expensive long chain fluorinated alkylsilanes. The fluorinated silica sol is prepared by introducing PFT as co-precursor of tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the sol–gel process with ammonium hydroxide as catalyst, which is then used to fabricate superhydrophobic coating on glass substrate through a simple dip-coating method. The effects of PFT concentrations on the chemical structure of the formed fluorinated silica, the surface chemical composition, surface morphology, wetting and self-cleaning properties of the resultant fluorinated silica coatings were studied by using X-ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), X-ray photoelectron spectrophotometer (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and water contact angle measurements (WCA). The results show that the fluorinated silica sols are successfully obtained. The size and size distribution of the fluorinated silica particles are found greatly dependent on the concentration of PFT, which play a crucial role in the surface morphology of the corresponding fluorinated silica coatings. The suitable PFT concentration added in the sol–gel stage, i.e. for F-sol-1 and F-sol-2, is helpful to achieve both the low surface energy and multi-scaled microstructures, leading to the formation of the superhydrophobic coatings with bio-mimicking self-cleaning property similar to lotus leaves.

中文翻译：

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用于制备超疏水涂层的聚合物氟化溶胶-凝胶前体的合成

摘要 通过 2,3,4,5,5,5-六氟-2,4-双(三氟甲基)戊基甲基丙烯酸酯 (FMA) 和 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (TSMA) 共聚，合成了一种氟化聚合物溶胶-凝胶前体 (PFT)。 ) 来取代昂贵的长链氟化烷基硅烷。氟化硅溶胶是通过在溶胶-凝胶工艺中引入 PFT 作为原硅酸四乙酯 (TEOS) 的共前体，以氢氧化铵为催化剂制备的，然后通过简单的浸涂方法在玻璃基板上制备超疏水涂层。通过X射线粉末衍射(XRD)研究了PFT浓度对形成的氟化二氧化硅的化学结构、表面化学成分、表面形貌、润湿性和自洁性等氟化二氧化硅涂层的影响，傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR)、X 射线光电子分光光度计 (XPS)、扫描电子显微镜 (SEM) 和水接触角测量 (WCA)。结果表明，成功获得了氟化硅溶胶。发现氟化二氧化硅颗粒的尺寸和尺寸分布很大程度上取决于 PFT 的浓度，PFT 在相应氟化二氧化硅涂层的表面形态中起着至关重要的作用。在溶胶-凝胶阶段添加合适的 PFT 浓度，即 F-sol-1 和 F-sol-2，有助于实现低表面能和多尺度微观结构，从而形成具有类似于荷叶的仿生自清洁性能。扫描电子显微镜 (SEM) 和水接触角测量 (WCA)。结果表明，成功获得了氟化硅溶胶。发现氟化二氧化硅颗粒的尺寸和尺寸分布很大程度上取决于 PFT 的浓度，PFT 在相应氟化二氧化硅涂层的表面形态中起着至关重要的作用。在溶胶-凝胶阶段添加合适的 PFT 浓度，即 F-sol-1 和 F-sol-2，有助于实现低表面能和多尺度微观结构，从而形成具有类似于荷叶的仿生自清洁性能。扫描电子显微镜 (SEM) 和水接触角测量 (WCA)。结果表明，成功获得了氟化硅溶胶。发现氟化二氧化硅颗粒的尺寸和尺寸分布很大程度上取决于 PFT 的浓度，PFT 在相应氟化二氧化硅涂层的表面形态中起着至关重要的作用。在溶胶-凝胶阶段添加合适的 PFT 浓度，即 F-sol-1 和 F-sol-2，有助于实现低表面能和多尺度微观结构，从而形成具有类似于荷叶的仿生自清洁性能。发现氟化二氧化硅颗粒的尺寸和尺寸分布在很大程度上取决于 PFT 的浓度，PFT 在相应氟化二氧化硅涂层的表面形态中起着至关重要的作用。在溶胶-凝胶阶段添加合适的 PFT 浓度，即 F-sol-1 和 F-sol-2，有助于实现低表面能和多尺度微观结构，从而形成具有类似于荷叶的仿生自清洁性能。发现氟化二氧化硅颗粒的尺寸和尺寸分布很大程度上取决于 PFT 的浓度，PFT 在相应氟化二氧化硅涂层的表面形态中起着至关重要的作用。在溶胶-凝胶阶段添加合适的 PFT 浓度，即 F-sol-1 和 F-sol-2，有助于实现低表面能和多尺度微观结构，从而形成具有类似于荷叶的仿生自清洁性能。