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。     

镁合金基底超疏水涂层的制备及其防污防腐性能研究

为延长镁合金的使用寿命,使用喷涂法在AZ31b镁合金基体上制备出稳定的超疏水涂层。首先在基体表面涂覆环氧树脂粘结层,向其喷涂微米SiO₂颗粒,以构建微米级框架,紧接着喷涂纳米聚四氟乙烯颗粒,以提供疏水性粒子。所制备的超疏水涂层接触角约为157.40°,滚动角仅为2°。试验结果表明：该超疏水涂层具有优异的化学与机械稳定性,良好的耐腐蚀性能以及自清洁、防污特性。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备EI北大核心CSCD

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

基于纤维素纳米纤维的超疏水涂层制备研究

采用简单的浸涂法制备具有优异自清洁性能和良好耐久性能的超疏水涂层。基于纤维素纳米纤维(CNF)与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),以棉织物为基底制备了超疏水涂层,实现了棉织物表面功能化。通过单因素实验分别研究不同浓度CNF以及不同浓度PDMS对涂层疏水性的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等对超疏水涂层进行了测试表征。CNF和PDMS在棉织物表面牢固结合,成功制备了耐久超疏水涂层。SEM结果显示,与纯PDMS涂层相比,CNF构筑了超疏水涂层所需的微观粗糙结构,为超疏水涂层的制备提供了有利条件。当PDMS浓度为4%,CNF浓度为4%时,超疏水涂层的水滴接触角(WCA)达159.2°,水滴滚动角(WSA)为4.3°。耐摩擦测试结果显示,经过40次砂纸摩擦之后涂层的水滴接触角仍达150.3°,具有超疏水性能,说明PDMS为涂层提供低表面能的同时,也具有良好的粘结性能进而提高了涂层的耐久性能。采用CNF和PDMS在棉织物表面成功制备了耐久超疏水涂层,同时实现了优异的自清洁、防水抗污性能,并且具有良好的耐久性能。     

复合氟化改性制备EP-ZnO纳米超疏水涂层的研究

风力发电机叶片覆冰严重影响风机安全经济运行,高质量的超疏水防冰涂层是当前研究的热点之一.本实验采用复合氟化改性的方法分别对环氧树脂(EP)和固化剂进行氟化改性,同时通过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构进行修饰制备EP?ZnO纳米复合超疏水涂层,并研究了涂层的疏水性、耐磨性和抗冲击性能.研究结果表明,复合氟化改性能有效提高涂层的疏水性能,其接触角为150°,滚动角为6°;经过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构修饰后涂层的接触角达158°,滚动角为3°.涂层具有良好的粘附力、稳定的抗冲击能力和耐磨性能,在磨损实验过后,涂层仍能保持较高的疏水性能.     

透明超疏水玻璃表面的制备及性能研究

目的研究透明超疏水玻璃的制备及性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料制成半透明乳液,然后将乳液喷涂在玻璃表面,再通过接触角测试、透光率测试仪等手段对玻璃表面的性能进行研究。结果在玻璃基材表面构建了与水滴接触角高达158°±2°,滚动角低至1°的透明超疏水表面。当喷涂液中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%时,获得的超疏水玻璃表面具有优异的防水性、抗污易清洁性和透明性。结论在玻璃基底上制备透明超疏水表面可以大大提高玻璃表面的防水、防污性,并使玻璃表面更易于清洁,有利于减少玻璃包装材料清洗时的用水量和洗涤剂用量,从而增强玻璃包装材料的生态环保效应。     

蜡质超疏水涂层的制备及其防粘附应用

在棕榈蜡/乙酸乙酯悬浊液中超声分散疏水性纳米二氧化硅制备蜡质超疏水涂料,用浸渍提拉法在玻璃片表面制备超疏水涂层。单因素实验考察棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度、疏水性纳米二氧化硅的添加量和干燥方式对疏水性能的影响,分析不同因素情况下的接触角、滚动角和防粘附性能。结果表明棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度为4g/100mL,纳米二氧化硅添加量占棕榈蜡质量的1/2,室温中自然干燥,涂层疏水性效果最佳,此条件下制备的超疏水涂层的接触角为150.60°,滚动角为6°。该涂层适用于不同的基材(如玻璃片、PE膜、BOPP膜的铝塑复合膜)。通过对酸奶粘附性的试验,发现涂层在各种基材表面表现出良好的防粘附性能,酸奶可在其上自由滚动。用热封时间作为指标,测试施加涂层后的热封性能,结果表明,涂层的施加不影响铝塑复合膜等耐高温材料的热封性。     

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.     

耐腐蚀耐热超疏水TiO_2复合涂层制备与性能研究

铝基板表面的超疏水特性将赋予其优异的性能。利用环氧树脂(E44)和改性聚偏氟乙烯(PVDF)的作用,以改性纳米级二氧化钛(TiO_2)和全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)疏水低表面能物质为主要填料用简单易行的喷涂工艺制备出功能超疏水涂层。实验结果表明,制得的超疏水涂层,对水的静态接触角和滚动角分别为151°和5°;采用扫描电镜(SEM)表征了涂层表面有纳微二元复合微观结构;用差示扫描量热法(DSC)表征表明,该涂层在160℃下有优良的耐热性能;用不同pH值溶液进行浸没腐蚀以及电化学测其耐腐蚀性,腐蚀时间为180h时接触角仍有130°左右,具备强疏水效果。这种超疏水涂层为腐蚀耐热材料领域的研究提供了新的视野。     

喷涂法一步制备绿色超疏水白卡纸

目的 为改变纸张表面与水之间的相互作用,提高纸包装材料的抗水性,扩大纸包装的应用范围.方法 采用 γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)对纳米二氧化硅进行疏水改性,然后将改性后的纳米二氧化硅喷涂在白卡纸表面.采用扫描电镜和X射线能谱对喷涂处理后白卡纸的表面形貌和元素组成进行分析,并对其性能进行考察.结果 喷涂后的白卡纸表面具有微纳粗糙结构,表面接触角为156.3°,滚动角为3.5°,具备了超疏水性能.制备的超疏水白卡纸具有优良的自清洁、防污、耐酸碱、耐高低温和牢固度等性能.结论 制备的超疏水白卡纸可用于多种包装场景,大大扩展了白卡纸的应用范围,并且制备过程操作简单,易于实现工业化.     

热喷涂锌铝合金超疏水涂层的制备及性能

用电弧喷涂技术在Q235钢板上喷涂锌铝合金涂层,用硬脂酸/乙醇的表面修饰技术在锌铝合金涂层表面构筑了一层超疏水膜。用接触角测量仪(OCA-20),扫描电子显微镜(SEM)和智能型傅立叶红外光谱仪(ATR)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并用三电极体系电化学工作站(Solartron analytical)对硬脂酸表面修饰前后锌铝涂层进行了阻抗谱和极化测试。结果表明:热喷涂锌铝涂层具有微/纳复合结构,修饰前涂层表现为亲水性,因为金属涂层具有高表面能;经过硬脂酸表面修饰后涂层的静态接触角达到153.2°,滚动角小于10°;红外分析结果表明,锌铝涂层表面由大量的疏水性烃基长链组成,有超疏水作用;腐蚀测试结果表明,修饰处理能明显提高锌铝涂层的防腐蚀性。涂层表面形成的超疏水膜阻碍了界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解,提高了电荷转移电阻,降低了电流腐蚀密度,从而提高了涂层的防腐蚀性。     

超疏水纺织材料研究现状

超疏水纺织材料的开发主要基于荷叶效应，其具有优良的防水、防污、自清洁及抗细菌粘附等实用功能，已成为功能性纺织材料的研究热点。从超疏水机理出发，解释构建超疏水表面结构的两个关键因素(微纳米粗糙度与低表面能),同时介绍浸涂、喷涂、溶胶-凝胶、沉积、自组装、等离子体等制备超疏水纺织材料常用方法。最后综述超疏水纺织材料在医疗卫生、油水分离、雾水收集等领域的应用现状，并展望其未来发展趋势。     

仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备

PVDF用于建筑膜材料的表层不能满足防污自洁要求。基于荷叶效应原理,采用模板法制备具有粗糙表面的PVDF膜,以CF4为气氛采用低温等离子体技术对薄膜进行低表面能改性。结果表明,粗糙度对膜的疏水性有影响显著;等离子体改性后膜的疏水性能显著提高,达到静态接触角为166.1°,滚动角1.4°的超疏水;SEM图、AFM图显示膜表面具有类荷叶的微纳米分级结构;等离子改性的条件为处理时间5min,压力60Pa,功率200W。     

梯度涂覆工艺制备仿荷叶超疏水涂料

以107#硅橡胶和含氟聚硅氧烷的共混胶为基胶,通过独创梯度涂覆工艺制备出超疏水涂层。首先在基胶表面喷涂120#溶剂油,喷撒改性后由纳米SiO_2及碳酸钙,玻璃微珠组成的多级复合粒子,然后喷涂溶剂油,利用溶剂油对橡胶的溶解性及其挥发特性,制得新型梯度超疏水涂料。采用扫描电子显微镜(SEM)和接触角测定仪对涂层的微观形貌和疏水特性进行分析。SEM结果表明,该涂料表面形成了类似荷叶乳突的多级微-纳米结构;疏水角测试结果表明,水滴静态接触角平均值为157.5°,最高可达161.9°,滚动角仅为2°。与传统的疏水材料及工艺相比,该涂料成本低,制作工艺简单,有望在很多超疏水领域得到工业化应用。     

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。     

自清洁聚氯乙烯型材的制备与性能

用硅丙乳液与纳米SiO2粒子在聚氯乙烯(PVC)型材表面制备了仿生自清洁涂层,采用扫描电镜、接触角表征了其低表面能、微-纳米粗糙结构。研究发现,当纳米SiO2含量为1.00%时,PVC型材表面涂层的接触角为151°,构成了超疏水表面。经集灰和耐玷污性实验发现,水滴能将面涂涂层的PVC型材表面的炭黑带走,涂层具有防污自清洁性能。耐候性研究表明,面涂涂层的PVC型材在老化10 d后,其总色差ΔE变化为8.61,具有优异的抗紫外老化性能,而没有涂层的PVC型材总色差变化为30.67,延长了户外PVC建筑型材的使用寿命。     

镁合金表面超疏水化及耐腐蚀性能

采用硫酸刻蚀和接枝疏水长链的方法,成功制备出了具有超疏水特性的镁合金表面。采用红外光谱、扫描电镜和电化学测试等技术对超疏水镁合金表面进行了表征和分析。研究结果表明:硫酸处理使得镁合金表面产生微米/纳米二元复合的花状粗糙结构;硬脂酸的疏水长链通过化学键键接在镁合金表面,从而显著降低了镁合金表面的自由能。最终得到接触角可达152°、滚动角小于10°的超疏水表面,从而极大地提高了镁合金的耐腐蚀性能。     

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。