基于纳米TiO2的具有光催化分解能力的超疏水材料的制备

采用纳米TiO2与聚二甲基硅氧烷共混制备有机无机复合涂层。引入适量的纳米TiO2粒子,能使复合涂层的接触角达到170°以上。由于纳米TiO2具有光催化分解有机物的作用,超疏水涂层具有耐油污性。由于有机无机共混法操作简单,无需特殊设备,因此该方法能够用来大面积制备超疏水涂层。     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

纳米CaCO3/TiO2复合粒子的制备

首先制备出分散性能良好的Ti(OH)4胶体溶液,然后将胶体溶液加入到以十二烷基苯磺酸钠为分散剂的纳米CaCO3水性悬浮液中;通过改变体系的温度、pH值等参数破坏Ti(OH)4胶体粒子的稳定性,导致Ti(OH)4胶体粒子沉积在纳米CaCO3表面从而形成具有核-壳结构的纳米CaCO3/TiO2复合粒子,沉积过程中纳米CaCO3可起成核剂作用.所制备的纳米CaCO3/TiO2复合粒子以球形或近球形为主,粒度均一,且壳层TiO2粒子的尺寸为5～8nm.     

碱式硫酸镁晶须复合SiO2纳米粒子制备高/低黏附性超疏水涂层

超疏水材料因性能独特,应用前景广阔而被广泛关注。本文采用碱式硫酸镁晶须(MOSWs)与二氧化硅纳米粒子制备超疏水涂层,首先对MOSWs及50 nm、500 nm SiO₂进行表面改性以降低表面能,然后基于混料实验将三者按比例混合以构造表面粗糙度,以接触角、滚动角及平均粗糙度R_a为响应变量建立回归模型,分析了混合分量的形貌、尺寸与混合比例对响应变量的影响,并探讨了超疏水涂层微观结构对水滴黏附性的影响以及粗糙度与超疏水性能之间的关系。结果表明：MOSWs复合SiO₂纳米粒子可制备具有不同黏附性的超疏水涂层,单独使用MOSWs可制备高黏附性超疏水涂层,其接触角达152.59°,涂层水平倒置水滴不滴落;而MOSWs与50 nm SiO₂以相同质量分数混合,可制备低黏附性超疏水涂层,其接触角达163.25°,滚动角可趋近0°。所制备涂层的平均粗糙度R_a值位于5～10μm之间时,接触角较大,滚动角较小,超疏水性能较佳。     

羟基硅油改性SiO2制备复合粒子及超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油的独特性质改性纳米SiO₂制备了一种具有纳米结构的弹性微米级复合SiO₂粒子，并用其与107硅橡胶复合制备出了超疏水涂层。探究了粒子用量对疏水性的影响。使用扫描电镜、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和热失重分析仪对改性后的粒子和超疏水涂层进行表征。结果表明：羟基硅油改性后的粒子与硅橡胶涂料相容性极好，由于粒子表面的硅氧烷分子链能与硅橡胶分子链缠结，且拥有多级粗糙结构的粒子能与固化后的硅橡胶树脂产生机械咬合，因此超疏水涂层拥有良好的机械性能。在40%含量时综合性能最好，疏水角为154.6°,能在500g负载下(约5.4kPa压强),在1000目砂纸上磨损6m仍具有良好的超疏水性。     

纳米SiO2层层组装构建超疏水表面

采用500nm和20nm的SiO2粒子,通过表面改性使其分别具有氨基和环氧基,利用氨基和环氧基的反应使500nm和20nm的SiO2粒子形成复合粒子,制备了具有微纳米双尺寸粗糙度的超疏水表面。通过扫描电镜和接触角测量仪对超疏水表面的结构及性能进行了表征,发现其具有微纳米二级结构,测得其静态接触角达到156°,滚动角小于3°,并且能够承受240℃的高温而保持其超疏水性能,为超疏水表面的制备提供了一种新的方法。     

纳米TiO2表面接枝甲基丙烯酸甲酯的聚合反应

利用表面接枝的方法,在纳米TiO2上接枝偶联剂-γMPS(3-(三甲氧硅基)丙基异丁烯酸)形成"杂化"单体,通过加入引发剂引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)在粒子表面发生自由基聚合,形成PMMA/γ-MPS/TiO2纳米复合粒子。通过IR、元素分析、TGA等方法表征了PMMA/-γMPS/TiO2纳米复合粒子的结构,定量研究了TiO2/-γMPS单体接枝率和转化率,PMMA/-γMPS/TiO2纳米复合粒子的接枝率及其相应的影响因素。结果表明:PMMA以化学键的形式连接在纳米TiO2粒子表面并具有较高的接枝率。     

掺杂纳米粒子有机-无机复合涂层的疏水、防护性能

为了改善复合涂层的疏水、防护性能,在正硅酸乙酯/硅烷(偶联剂,KH550)杂化溶胶中掺杂了纳米SiO2,纳米TiO2和羟基化的多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),采用浸渍-提拉法制备了3种有机-无机复合涂层,用不同的修饰剂对其表面进行修饰。通过水接触角、扫描电镜(SEM)和电化学方法,研究了不同修饰剂对涂层疏水和防护性能的影响。结果表明:十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰剂对改善3种复合涂层的疏水性能效果最好,其接触角分别达到了120.95°,121.62°和146.58°;在3.5%NaCl溶液中3种复合涂层的腐蚀电流密度都比铝合金降低了3个数量级;3种复合涂层都具有良好的疏水和防护性能,其中MWCNTs-OH复合涂层的效果最佳。     

单分散Fe3O4@SiO2/Au复合纳米颗粒的制备

制备了尺寸为30nm,具有磁响应的单分散Fe3O4@SiO2/Au核壳纳米颗粒,并研究其光学性质。首先利用热分解法制备油酸修饰的Fe3O4纳米粒子,再用反相微乳法制备Fe3O4@SiO2纳米粒子,最后利用表面修饰的氨基还原性,获得Fe3O4@SiO2/Au核壳复合纳米颗粒。分别用TEM、XRD、Zeta电位与粒度分析仪对产物形貌、结构、表面电位和粒径分布进行表征,用紫外-可见分光光度计对光学性质进行了测试。