环氧基倍半硅氧烷的合成与表征

以八乙烯基倍半硅氧烷(OvPOSS)为原料,过氧乙酸为氧化剂,采用官能团衍生法制备了环氧基倍半硅氧烷(epoxy-POSS)。讨论了过氧化氢浓度、反应时间、反应温度、酸体积比对OvPOSS环氧化程度的影响。结果表明,当酸体积比CH3COOH∶H2O2=0.5∶1,反应温度60℃,回流反应12h,OvPOSS上参加反应的乙烯基平均数为4,并用FT-IR、NMR对产物结构进行了表征。     

由二氧化硅低温合成可聚合倍半硅氧烷的研究

以无定形二氧化硅(SiO2)为基本原料,经过系列反应成功合成了带有甲基丙烯酸酯基团的笼形倍半硅氧烷。采用红外光谱、差示扫描量热等分析方法对各步反应产物进行了表征。结果表明,所合成的倍半硅氧烷带有可聚合的不饱和基团且具有笼形核/壳结构。可聚合的笼形倍半硅氧烷为具有特殊杂化结构聚合物的合成和应用奠定了基础。     

聚苯基倍半硅氧烷研究进展

分别介绍了梯型、笼形聚苯基倍半硅氧烷及其共聚物的结构、性质和合成方法,重点综述了苯基倍半硅氧烷共聚物研究进展,并对苯基倍半硅氧烷材料的发展趋势进行了展望。     

新型陶瓷基复合超疏水涂层的制备及其性能

为了研究开发新型超疏水涂层的制备方法,改善涂层的结构与性能,以Al₂O₃-40%TiO₂(AT40)、PFA(全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)粉末为原始材料,采用大气等离子喷涂(APS)技术,并调整电流、氩气流量等喷涂参数,在铝合金基体表面制备了两种不同的AT40/PFA复合超疏水涂层。利用相对应的测试仪器及分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构、摩擦系数及基本性能等进行了表征分析。结果表明,两种涂层的相组成均为C₂₀F₄₂、Al₂TiO₅及少量的γ-Al₂O₃、α-Al₂O₃相;涂层表面均为圆形和椭圆形的粒状突起结构,其中突起结构的表面均存在类似荷叶表面结构的二元微纳米乳突结构,其表面粗糙度为9.3 μm和12.41 μm;所得涂层具有良好的综合性能,与水的静态接触角均达到了150°以上,滚动角为4~5°;在其他参数不变的情况下,随着电流的增大及氩气流量的减小,涂层中的陶瓷相含量增加,涂层的粗糙度、摩擦系数、显微硬度及结合强度均增大。     

疏水二氧化硅/聚苯乙烯超疏水复合涂层的简易制备及其防沾污性研究

采用喷枪及家用简易喷雾器在含有聚乙烯(PE)膜的纸张表面制备了含疏水二氧化硅纳米颗粒和聚苯乙烯的超疏水复合涂层。随着疏水二氧化硅纳米颗粒含量的增加,表面逐渐被二氧化硅颗粒覆盖,并且形成微纳米孔洞结构,达到超疏水性,并具有良好的耐粘附稳定性,水、牛奶和橙汁等液滴可从这些超疏水表面滚落而不残留,具有良好的防沾污能力。     

新型功能性倍半硅氧烷的合成与表征

以三氯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷为原料,在一定条件下合成了笼形八聚(三氯丙基)倍半硅氧烷和双层倍半硅氧烷。进一步与叠氮钠、冠醚等通过取代反应、点击反应等方法来合成多种功能性的倍半硅氧烷,它们在复合材料等领域将有很好的应用前景。利用1-核磁共振光谱、13-核磁共振光谱、29-Si核磁共振光谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱等手段,对它们的结构分别进行了表征。     

透明超疏水聚乙烯薄膜的制备及性能分析

目的研究包装透明超疏水聚乙烯(PE)薄膜的制备方法及其性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料,将纳米二氧化硅溶于无水乙醇制得二氧化硅半透明溶液,采用浸渍提拉法将PE膜在二氧化硅溶液中浸泡数分钟后提拉取出并自然干燥,然后用扫描电子显微镜、接触角测量仪、透光率雾度测定仪测量膜表面的性能,并进行研究分析,用污水浸泡样品数天后测量其抗污性。结果成功制备了透明超疏水PE薄膜,其表面与水的接触角高达(171±2)°,滚动角低至1°。当纳米二氧化硅的质量浓度为10 mg/mL时,其薄膜表面表现出了优异的透明性、防水性和抗污染自清洁性。结论采用简易方法制备了透明超疏水聚乙烯塑料薄膜,提高了聚乙烯膜超疏水自清洁的性能,大大增强了聚乙烯膜在包装领域的应用前景。     

燃烧合成疏水BN粉体和超疏水涂层的制备及其性能表征

具有分级结构的BN纳米薄膜展现出优异的超疏水性, 但由于该薄膜的制备过程复杂、成本昂贵, 不适宜大规模的生产和应用。与之相比, 基于疏水BN粉体的超疏水涂层的应用会更为便捷。本研究采用镁热还原氮化燃烧合成法结合酸洗工艺制备了疏水的单相BN粉体, 水接触角为(144.6±2.4)°, 疏水性可以归因于BN粉体颗粒具有的微纳分级结构。在此基础上, 以这种燃烧合成的疏水BN粉体为填料制备的BN/氟硅树脂复合涂层进一步表现出超疏水性, 其中质量分数30% BN/FSi树脂涂层的水接触角为(151.2±0.7)°, 滚动角约为8°。该涂层与文献报道的通过CVD方法制备的BN纳米薄膜的性能相当, 但工艺更加简单。这是一种利用陶瓷粉体的疏水性来制备超疏水有机无机复合涂层的简便易行的新方法, 有望获得广泛的工程应用。     

低介电聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺共聚膜的制备与性能表征

通过水解缩合法制备末端为氨基的多面体低聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS),并以此多面体低聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS)作为聚酰亚胺的“二胺”,混合4,4′-二氨基二苯醚(ODA),均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐,以原位聚合法制备二元共聚聚酰胺酸溶液(PAA)。以二分法确定了NH₂-POSS在共聚PAA溶液中提供的氨基比例,通过热亚胺化制备成膜。探究了不同比例下NH₂-POSS对共聚膜的性能影响,通过红外光谱、热重分析仪、万能试验机和宽频介电阻抗谱仪对共聚膜进行性能表征。结果表明：共聚膜具有媲美纯聚酰亚胺膜的热稳定性(545℃,5%)和力学性能(拉伸强度90～122MPa),并且具有更低的介电常数(25%POSS-PI膜,10⁶Hz介电常数2.8)。     

溶胶-凝胶法制备超疏水PMHS-SiO2涂膜

通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO_2)溶胶,并以含氢硅油(PMHS)为改性剂,对SiO_2粒子表面进行疏水化处理,然后在玻璃基片上提拉成膜和加热凝胶化,制备出超疏水PMHS-SiO_2涂膜。通过接触角测定、红外光谱、透射电镜、扫描电镜、湿热老化等手段对涂膜的制备条件、结构与性能进行了研究。结果表明,在PMHS/SiO_2质量比为1:1、改性时间为4 h、涂膜热处理温度170℃、热处理时间3 h的条件下,可制得具有优良超疏水性的PMHS-SiO_2涂膜,其水接触角可达163°,滚动角可低至3°-5°,且具有优异的耐湿热老化性能。对改性前后的SiO_2溶胶和PMHS-SiO_2涂膜的结构形态研究发现,PMHS与SiO_2表面产生了化学结合,形成了PMHS-SiO_2杂化交联材料;涂膜表面被疏水性PMHS包覆,同时较均匀地分布着许多粒径为50-400 nm的微米-纳米双重粗糙度的微凸体,这是产生优异的超疏水性能的主要原因。     

Spray-Coating of Superhydrophobic Coatings for Advanced Applications

Superhydrophobic coatings are widely applicable, e.g., as self-cleaning surfaces or water–oil separation membranes, yet their wider usage is impeded due to costs of fabrication, size, or substrate limitation. Spray-coating is a versatile coating procedures and might offer a good solution for the fabrication of these superhydrophobic coatings, due to the fact that coatings can be fabricated on various materials in a simple, fast, and inexpensive manner. Most procedures rely on hybrid coatings of hydrophobized nanoparticles and a polymeric matrix, which have several drawbacks including the easy loss of nanoparticles and difficult waste handling. Here, the fabrication of the superhydrophobic material, called Fluoropor, for the first time, by spray-coating on various substrates including metals, tissues, concrete, and glass is presented. It is fabricated by spray-coating a mixture of a highly fluorinated monomer blended with porogens followed by photopolymerization. The superhydrophobicity of the material relies on the porous structure on the micro-/nanoscale across the bulk material and does not require any nanoparticles. Excellent self-cleaning ability of these coatings, resistance against thermal and abrasive impact, and their application as oil–water separation membranes are shown. This versatile applicability is highly promising for real-world application as self-cleaning coatings or oil–water separating membranes.     

镁合金超疏水表面的制备技术与应用研究进展

通过制备镁合金超疏水表面,可以有效减少镁合金表面与腐蚀介质的直接接触,从而提高镁合金的耐腐蚀性和防腐涂层稳定性,有助于进一步扩大镁合金在工业等领域中的应用。在简要概述固体表面润湿性的影响因素和相关理论分析的基础上,综述了国内外镁合金超疏水表面制备技术与应用的最新进展,重点归纳了粗糙表面的构建方法,探讨了各种制备方法的特点,总结了镁合金超疏水表面防腐蚀的机理,并提出了镁合金超疏水表面研究的发展方向。     

溶胶-凝胶法制备透明超疏水性SiO2涂层

用溶胶-凝胶法制备出粒径分别为50nm、180nm的SiO2胶粒,用硅烷偶联荆对这2种胶粒进行表面修饰,使胶粒表面分别带有氨基与环氧基官能团.通过控制工艺,使表面带有不同官能团的SiO2胶粒组装,获得具有两种胶粒复合结构的胶体.采用浸渍提拉法镀膜,并用氟硅烷对涂层进行表面修饰,制备出透明超疏水性涂层.采用扫描电镜、透射电镜、紫外可见分光光度计和接触角测量仪等对涂层进行表征.结果表明,水滴在涂层上的平均接触角达到160°,滚动角接近0°,同时涂层的透光性超过80%.     

P(FA-co-MMA-co-St)共混改性环氧涂料的制备与疏水性能

采用简单的共混法,直接将聚全氟烷基乙基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸甲酯-co-苯乙烯无规共聚物P(FA-co-MMA-co-St)添加到市售的环氧涂料中,制备出具有超疏水性的环氧涂层.结果表明,当共聚物用量为环氧色漆组分的4%,氟单体投料量为30%,固化剂为乙二醇双偏苯三酸酐(TMEG)、固化温度120℃,固化时间2h条...     

核-壳式聚苯乙烯/二氧化硅复合微球及空腔硅球的制备

利用层层自组装的方法制备了粒径和组成可裁剪、具有核-壳式结构的单分散聚苯乙烯(PS)/二氧化硅(SiO₂)复合微球.对复合微球进行热处理除去有机物中心,制备出壁厚可剪裁的空腔硅球.透射电镜(TEM)照片显示二氧化硅纳米颗粒在中心外生成均匀壳层,而煅烧后则可得到轮廓分明的球形空腔;热重分析(TG)说明复合球体的硅含量随着所组装的纳米二氧化硅的粒径的增加而增加;比较PS、SiO₂、复合球体及热处理后的粉体的红外光谱,可分别验证二氧化硅的成功组装和热处理过程中作为中心的PS的完全去除.在吸附相同层的前提下,随着所选用的二氧化硅纳米粒子(10um,20um,40um)的粒径的增大,复合微球的粒径增大,空腔球体的壁厚增加.     

Vi-PDMS/S-SiO2超疏水聚酯纤维织物的制备及性能研究

目的 基于普通织物材料防水性较差的问题,制备一种具有超疏水涂层的聚酯纤维织物,并对其性能进行研究。方法 以聚酯纤维织物为基材,基于紫外光固化技术通过浸涂法,使用商用气相纳米SiO₂颗粒(S-SiO₂)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)在织物表面构筑微纳粗糙结构,获得超疏水的织物。采用扫描电子显微镜、水接触角测量仪对其微观结构和疏水性能进行表征,并通过机械摩擦实验对其超疏水稳定性进行考察。结果 当Vi-PDMS和S-SiO₂质量比为1∶4时,选择交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)制备的聚酯纤维织物表面的水接触角可达到151°,滚动角可达9°;且经过40次循环摩擦后,其表面水接触角仍大于140°,具有一定的耐磨性。结论 基于紫外光固化技术,采用操作简便的浸涂法制备的聚酯纤维织物具有优异的超疏水性能和一定的耐磨性,为织物超疏水性能研究提供参考,有望应用于超疏水聚酯纤维织物领域。     

仿生超疏水聚丙烯/二氧化钛复合薄膜的构筑及性能研究

采用简便的相分离法制备出超疏水PP/TiO2复合薄膜。该复合薄膜表面与水的接触角为169°,滚动角小于4°。pH值为1~14的水溶液在其表面都具有很高的接触角,均大于160°。对其表面进行扫描电子显微镜分析可知,该薄膜具有类花瓣二元微纳米复合微观结构,这种结构可捕获空气,形成水与基底之间的气垫,对表面超疏水性的产生起到了关键作用。用Cassie理论对其表面超疏水进行分析,结果表明,约2.7%的面积是水滴和基体接触,而有约97.3%的面积是水滴和空气接触。