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.     

轮胎模具DLC涂层的制备及性能

为探究高性能轮胎模具类金刚石(DLC)涂层的应用前景,提高模具花纹块内表面的疏水性及耐磨减摩性,采用等离子体增强化学气相沉积法在35钢基体上制备DLC涂层,并对所制备的DLC涂层的表面形貌、粗糙度、疏水性、表面元素组成、纳米硬度、摩擦系数等关键指标进行了测定.结果表明:DLC涂层具有优良的表面完整性,水接触角可达19.62°,乙醇接触角达20.37°,纳米硬度可达19.62 GPa,摩擦系数低至0.405 8,DLC涂层有望替代Teflon涂层,用于高性能轮胎模具.     

石蜡断面超疏水机理的探究及其在油水分离方面的应用

实验发现石蜡断面具有良好的超疏水性能,石蜡断面的水滴接触角达到152.4±3°,石蜡外表面水滴接触角为108±3°.利用铜网在石蜡表面复制其断面形貌,可快速制备大面积超疏水石蜡表面,接触角高达162.4±3°,滚动角小于3°.利用此超疏水石蜡表面设计出一种自动油水分离装置,可实现油水连续分离,收集正己烷速率可达0.67mL/s.扫描电子显微镜(SEM)观察发现石蜡断面粗糙度很高且存在较多连续和非连续的晶区,而石蜡外表面较光滑.扫描差示量热仪(DSC)和X射线衍射(XRD)证明石蜡具有一定的熔限和较高的结晶度.偏光显微镜(POM)观察石蜡熔体的冷却过程,发现冷却过程中有大量不同尺寸的结晶产生.实验结果表明:石蜡断面和石蜡外表面的超疏水性差别较大的原因在于断面具有较高的粗糙度,而外表面粗糙度较低,断面的高粗糙度来自于石蜡内部存在大量的连续晶相和非晶相.当石蜡断裂时,晶相一方面充当了应力集中点,导致断面出现不规则的裂纹;另一方面,晶相充当了微纳尺度的“填料”;晶相和非晶相在断裂面的凸起也会导致断面粗糙度高.     

仿生超疏水涂层的制备及其性能

目前,超疏水涂层多采用含氟低表面能化合物制备,成本较高,工艺较复杂,限制了其推广应用.为此,通过在环氧酚醛涂料中加入具有疏水作用的表面活性剂和微米轻质碳酸钙颗粒改变涂料的表面状态,在碳钢表面制备了具有仿荷叶表面结构的疏水涂层.利用扫描电镜和接触角测定仪对涂层的表面形貌和疏水性能进行了表征.结果表明:涂层的结构与荷叶表面的的乳突结构具有较好的一致性,水滴在涂层表面的接触角得到了显著提高;涂层具有良好的疏水功能.     

环氧底漆表面合成超疏水涂层减阻性能研究

采用大气压冷弧等离子体射流在防腐涂料表面制备了超疏水涂层。利用接触角仪对涂层的疏水性能进行了检测,并利用扫描电镜、能量色散谱对涂层表面形貌和化学成分进行了表征,采用差压流阻测试仪研究了等离子处理前后试样表面的减阻效果。结果表明,经等离子体射流处理后的涂层表面水接触角大于160°,滚动角小于5°,且该超疏水涂层在大气中具有良好的稳定性。流阻测试实验证明等离子射流处理后的试样表面减阻率最大可达16.5%。涂层具有微米和纳米凸起的二元复合结构,大幅度降低了涂层的表面能,二元结构中形成的空气层,将固体与液体之间的摩擦转化为气体与液体之间的摩擦,有效降低了水在超疏水涂层表面的运动阻力。     

超疏水-亲水CaBi4Ti4O15涂层制备及其表面浸润性研究

采用简单的涂抹方法, 在衬底上制备了CaBi₄Ti₄O₁₅涂层; 经不同温度退火和120℃放置处理, 得到了浸润性从超疏水到亲水, 其表面接触角从152.5°到43.6°变化的CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面; 通过扫描电镜分析,研究了不同退火温度下涂层表面微观结构变化对表面 浸润性的影响. 结果表明: CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面晶粒和孔洞尺寸变化是导致其表面浸润性从超疏水到亲水变化的主要原因, 而包含纳米颗粒的阶层结构导致亲水CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面呈现出超疏水性.     

长效超疏水铜表面的构建及耐磨性和自清洁性能

改善超疏水表面的普适性、稳定性和耐磨性是超疏水材料实用化的前提。本研究通过水热反应和表面修饰成功制得接触角达156.2°、滚动角为3~4°的铜基超疏水表面。利用接触角测量、扫描电镜观察、XRD测试、红外光谱和EDS分析对超疏水铜表面的润湿性能、表面微结构、相结构和化学结构进行了分析表征。结果表明:所制备的超疏水表面是由大量Cu₂S晶粒堆积形成的微纳米二元结构及接枝的疏水长链构成,二者共同赋予铜基超疏水表面广泛的普适性和良好的稳定性。同时,该超疏水表面具有良好的耐磨性和优异的自清洁性能。本工作对此项性能产生的原因和机理进行了分析探讨,以期为超疏水材料在实际生产和生活中的应用奠定基础。     

透明超疏水涂层制备技术研究进展

透明超疏水涂层兼具独特的超疏水性及光学透明性,由于其有着优异的自清洁性能,它可广泛应用于生产生活中的诸多领域.在不同基材上如何构建透明的超疏水涂层有着十分重大的研究价值,本文阐述了近年来透明超疏水涂层的制备方法进展,总结了透明超疏水涂层存在的主要问题及其发展方向.     

硅藻土/TiO2基超疏水涂层的制备及应用研究

以硅藻土和TiO₂为微纳米结构的构筑物，以聚二甲基硅氧烷为低表面能改性剂，采用喷涂法在多种基底表面制备超疏水涂层材料。该涂层具有优异的超疏水性能，水静态接触角高达161°,表面自清洁性能优异，且耐热温度可高达350℃。该超疏水涂层材料在纺织品自清洁、医用防水及工业防腐等领域具有一定的应用前景。     

PVDF/SiO2/PDMS涂层超疏水纺织品性能

目的 针对普通纺织品材料防水性和防污性较差的问题,制备具有自清洁功能的超疏水涂层纺织品,并研究其性能.方法 以涤纶织物为基材,通过非溶剂诱导相分离法,使用聚偏氟乙烯和疏水纳米二氧化硅复合液在纺织品表面构筑微纳粗糙结构,采用聚二甲基硅氧烷对其进行疏水化处理,获得自清洁超疏水涂层纺织品.采用扫描电子显微镜、X射线能量散射光谱和视频光学接触角测量仪等对其结构和性能进行表征,并通过机械摩擦、洗涤、酸/碱/盐溶液浸渍和紫外光照等方法对其表面超疏水稳定性进行考察.结果 当聚偏氟乙烯质量分数为2％,疏水纳米二氧化硅质量分数为0.4％,聚二甲基硅氧烷质量分数为1％时,制备的纺织品的表面接触角可达(162.2°±0.8°),滚动角达(2.0°±0.4°),具有优异的超疏水自清洁效应;经72 h酸/碱/盐溶液浸渍、196 h紫外光照、2500次摩擦和120次家庭水洗后,其表面接触角仍大于150°,表现出优异的超疏水稳定性.结论 采用简便的非溶剂相分离法制备的涂层纺织品具有优异的自清洁性能,并且其超疏水性能具有机械耐久性和化学稳定性,有望应用于纺织材料包装领域.