不同晶型CaCO3表面改性及CaCO3/PDMS超疏水涂层的制备

利用硬脂酸钠(NaSt)和油酸钠(NaOL)对文石型和方解石型两种CaCO₃粉体进行表面改性，将改性的CaCO₃粉体与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混，喷涂得到了CaCO₃/PDMS基超疏水涂层。采用XRD、SEM、接触角测量仪对改性CaCO₃粉体及超疏水涂层进行测试，考察了不同晶型CaCO₃用量对涂层疏水性能的影响，并对超疏水涂层的自清洁性及稳定性进行了评价。结果表明，当NaSt和NaOL用量分别为反应体系CaCO₃理论生成质量的5%时，CaCO₃粉体改性效果最好，所制备的CaCO₃/PDMS涂层疏水性最佳。当CaCO₃和PDMS质量比为1.5∶1时，CaCO₃/PDMS涂层接触角>150°，具有超疏水性。玻璃板涂层表面的亚甲基蓝污染物可以完全随着液滴被冲走，没有残留，且经过500 m L流速5 m/s的水流冲击，接触角仍达140°以上。     

静电植绒法制备超疏水表面研究

利用静电植绒技术在纺织纤维表面构建粗糙结构,结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面修饰,制备超疏水表面。利用接触角测试仪、马丁戴尔摩擦仪、扫描电镜对材料表面形貌与疏水性能进行测试与表征。结果表明,经PDMS修饰的植绒织物具有超疏水性,其与水滴的静态接触角达150°以上。利用静电植绒技术制备的超疏水表面具有良好的耐磨性,其中绒毛长度为0.6 mm时具有最佳的疏水、耐磨性能。     

超疏水近红外吸收涂层的制备及性能表征

以纳米Si O2为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为粘合剂、Sm2O3为功能颜料,通过合理的涂层结构设计,采用刮涂法制备得到具有超疏水特性的PDMS/Sm2O3复合涂层。分析探讨了PDMS和Sm2O3配比(质量比)、纳米Si O2添加量及表面微纳结构层对涂层性能的影响规律。结果表明,PDMS和Sm2O3质量比对涂层性能具有重要影响,当m(PDMS)∶m(Sm2O3)=6∶4时,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至58.8%,涂层的水接触角可达到113°,明显高于传统聚氨酯基近红外吸收涂层的水接触角。通过在PDMS/Sm2O3复合涂层表面涂覆具有明显乳突状结构特征的PDMS/SiO2微纳结构层,可使涂层实现超疏水特性。PDMS/Sm2O3复合涂层表面经Si O2质量分数为30%的PDMS/SiO2微纳结构层涂覆后,其水接触角可增大到158°,滚动角可低至4°,同时具有较低的1.06μm近红外反射率(61.4%)性能。     

β-FeOOH/PDMS超疏水涂层的制备及其性能研究

通过环保的一步水热法制备了疏水性的β-FeOOH纳米粒子,将其添加到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,采用喷涂法在镁合金AZ31表面制备β-FeOOH/PDMS疏水涂层,利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱分析(FT-IR)对超疏水涂层进行了表征,并研究了其耐磨性、耐腐蚀性、自清洁及抗海藻粘附特性。当m(β-FeOOH)∶m(PDMS)=85∶100时,涂层达到超疏水状态,水接触角为(152.6±1.2)°。摩擦磨损实验证明超疏水涂层的稳定性。涂层在15 d内对基底能起到腐蚀防护作用。此外涂层还表现出优异的自清洁性、防污泥和抗海藻粘附性。     

聚芴醚酮超疏水喷涂纸及其性能

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)和纳米SiO2掺杂聚芴醚酮(PFEK),采用溶液喷涂法在纸张表面构筑了耐用的超疏水涂层.考察了PDMS和SiO2用量(以PFEK和N-甲基吡咯烷酮的质量为基准,下同)对纸张水接触角的影响.结果表明,当PDMS和SiO2用量均为2％时,纸张表面的水接触角达到最大值170?,滚动角最小值为1?,聚合物将SiO2固定在纸张纤维上,使其表面呈现微纳米粗糙结构.超疏水性源于这种疏水粗糙表面下积蓄的空气对液滴浸润的抑制.制得的PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸经过40个摩擦周期或12次对折测试后,其水接触角仍达到150°以上,能够维持超疏水性能,并具有较好的机械稳定性.拉伸测试表明,涂层将普通纸张的拉伸强度从10.1 MPa增强到37.8 MPa,在水中浸泡15 min后,该喷涂纸的拉伸强度为25 MPa,仍具有较好的力学性能.另外,PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸能够抵抗黏稠泥土的污染,表现良好的自清洁性能.     

金属表面PDA/PTFE超疏水涂层抑垢与耐腐蚀性能

超疏水涂层具有极广的应用前景，然而在金属表面制备稳定的超疏水涂层具有一定挑战。为提高涂层稳定性，本文通过简单浸泡法在不锈钢表面形成稳定的聚多巴胺（PDA）中间涂层，随后采用电泳沉积法在PDA修饰后的表面制备聚四氟乙烯（PTFE）超疏水涂层。测试中采用场发射扫描电镜、接触角测试仪及电化学测试仪进行PDA/PTFE涂层分析和表征。制备的PDA/PTFE涂层表面呈现凸起结构，提高电沉积制备时间与溶液中水含量，涂层表面水接触角呈现先增加后降低的变化趋势，制备涂层中最大水接触角为160.2°±1.3°，相应涂层的表面能为5.57mN/m。胶带剥离与砂纸磨损试验表明，PDA/PTFE涂层具有较好的稳定性。污垢沉积试验表明，浸泡在50℃、70℃与90℃碳酸钙过饱和溶液12h后，与不锈钢相比，涂层抑垢率分别为64.71%、72.22%与81.25%。电化学测试表明，PDA/PTFE超疏水涂层具有较好的耐腐蚀性能，与不锈钢相比，涂层缓蚀率为95.1%。     

有机硅改性凹凸棒土制备耐久型超疏水涂层的研究

以凹凸棒土（ATP）、正硅酸乙酯（TEOS）、十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）为主要原料，经Stober法制得HDTMS/MPTMS-ATP改性颗粒，进一步与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复配制备耐久型超疏水涂层。通过透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、接触角测量仪对改性ATP及涂层的结构、形貌和润湿性进行了表征，重点考察了改性ATP与PDMS质量比对涂层性能的影响。结果表明：改性ATP中C=C双键与PMDS中Si—H键经加成反应形成了颗粒与成膜物间稳定的Si—C共价结构；当改性ATP与PDMS质量比为3∶5时，涂层水接触角和滚动角达160.5°和2.8°，附着力为1级，经80次砂纸打磨、100次抗剥离测试、24 h酸碱溶液浸泡后仍具有超疏水性。     

PE基聚硅氧烷/改性SiO2超疏水薄膜的构筑

使用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对纳米SiO2进行表面疏水改性,将得到的改性纳米SiO2(OTMS-SiO2)添加到有机硅树脂(SI)中,然后采用两步法在聚乙烯(PE)薄膜表面固化制备了复合涂层SI/OTMS-SiO2.通过FTIR、1HNMR、29SiNMR、TGA对OTMS-SiO2及复合涂层进行了表征,采用接触角测量仪、SEM、AFM对复合涂层疏水特性和形貌进行了测试和观察,最后对复合涂层的耐磨性和附着力进行了分析.结果表明,SiO2表面成功引入了OTMS,且OTMS-SiO2均匀附着在硅树脂涂层上,增加了表面粗糙度,得到了PE基固化超疏水复合涂层.当OTMS-SiO2添加量为正己烷质量的8％时,制得的复合涂层的水接触角为154°,滚动角为7°,并具有良好的耐磨性,其附着力可达4A等级.     

无氟耐用环氧/棕榈蜡/炭黑超疏水复合涂层的耐久性研究

制备了一种无氟耐用环氧/棕榈蜡/炭黑(EP/CW/CB)超疏水复合涂层,调控CW和CB的比例,以获得超疏水性能。使用砂纸磨损实验、落砂实验以及胶带剥离实验验证复合涂层的耐摩擦性能、耐冲击性能和黏接性能等力学性能。结果表明:CW质量分数为15%时,树脂基体的疏水性能和耐磨性能最好,接触角大小为110.3±1.5°,CB的质量分数为7.5%时,复合涂层的超疏水性能最好,涂层的接触角为158.5±1.2°,滚动角为2.3±1.3°。这一体系的超疏水复合涂层可以耐受50次砂纸摩擦循环,250 g高度为0.3 m的落砂冲击和30次胶带剥离循环。     

疏水淀粉/PBAT形状记忆复合薄膜的制备及其性能

以淀粉/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合薄膜为基材,以十八烷基三甲氧基硅烷(ODTMS)改性纳米氧化锌(m-nZnO)颗粒为疏水改性剂,PDMS作为粘合剂,通过循环浸渍-干燥法得到了疏水淀粉/PBAT复合薄膜,分析了疏水涂层(m-nZnO/PDMS)对淀粉/PBAT复合薄膜疏水、形状记忆等性能的影响。结果表明,ODTMS成功接枝在nZnO颗粒表面,m-nZnO水接触角为135.19°;当涂层混合液中m-nZnO与PDMS质量比为1：1时,薄膜水接触角最大可达到146°;同时,m-nZnO/PDMS涂层对基底薄膜的形状记忆性能未造成负面影响,薄膜仍具有95.23%的形状记忆固定率和88.16%的形状记忆回复率。     

炭黑/PDMS光热超疏水涂层的制备及防冰除冰性能

通过在基材表面喷涂环氧树脂作为黏合剂,然后喷涂炭黑纳米粒子、聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)的共混液制备了一种炭黑/PDMS光热超疏水涂层.炭黑纳米粒子提供光热性能并使涂层具有微纳粗糙结构,结合PFDTES较低的表面能使涂层获得超疏水性能.制备涂层表面的水滴接触角高达161?,滚动角低至1.4?,呈现优异的超疏水性能,从而使水滴在玻璃表面结冰的时间由30 s延迟到160 s.涂层中炭黑所提供的光热转换效应使其表面的冰在太阳光照射下能迅速融化,并随自重自动脱落.此外,涂层的自清洁性能可防止表面在户外应用时遭受污染,有利于保护涂层的光热转换性能和长期光热除冰功能.     

纳米二氧化钛/氧化锌超疏水涂层的制备及其性能

将纳米TiO2和微米ZnO机械搅拌,制备了纳米TiO2/ZnO复合粒子。通过硬脂酸对其改性,于200°C下烘烤15min,在钢试片上得到纳米TiO2/ZnO复合超疏水涂层。采用扫描电镜、红外光谱和接触角分析仪对涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明,复合粒子经硬脂酸表面改性后引入了疏水性的甲基,形成微/纳米双重粗糙结构。当硬脂酸含量为9%时,所得涂层表面与水的静态接触角为165.3°,滚动角4°。该涂层具有优异的耐溶解性、耐温性及自清洁性。     

低表面能环氧树脂超疏水涂层的制备与研究

制备工艺复杂、表面粗糙结构耐久性差等因素制约了超疏水涂层在现实中的大规模应用。本研究采用十八烷酸对环己二胺四官能团环氧树脂(AG602)接枝改性制备了低表面能环氧树脂SAEP,并将SAEP与疏水纳米二氧化硅粒子共混后涂膜,对其热固化后涂层的性能进行研究。结果表明：当nmSiO₂质量分数为30%时,涂层表面具备超疏水性,水接触角为156.5°,滚动角为5.1°。涂层在承受砂纸45次循环打磨后仍能保持超疏水性。此外,涂层还具备优良的自清洁能力与耐酸碱腐蚀能力。     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面，并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理，然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析，采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征，通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰，表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出，纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒，具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°，滚动角为3.5°±0.5°，水滴在涂层表面呈球形，极易滑落，涂层在水中浸泡7天后，接触角没有发生明显变化，表明纸张表面具备了优异的超疏水性能，且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后，接触角仍能达到150°，滚动角为9°，表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏，超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明，涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单，易于实现工业化生产，为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。     

改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO_2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO_2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。     

基于PVDF/硅藻土的复合超疏水涂层

采用疏水高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)与无机建筑材料硅藻土相复合,以浸没沉淀法为主要方法,探索简单可行的超疏水涂层制备工艺。通过测量接触角对涂层的疏水性能进行表征,利用显微镜和电子显微镜对涂层的微观形貌进行表征。通过实验对主要制备工艺PVDF与硅藻土比例、PVDF的浓度进行了优化。结果表明PVDF的浓度为0. 125wt%,PVDF与硅藻土比例为1∶1为最佳条件,所制备超疏水涂层静态接触角达到154°。     

基于光固化微压印制备仿生荷叶疏水薄膜的研究

采用光固化微压印制备仿生疏水薄膜的工艺方法,制备了具有荷叶表面微结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模具,在此基础上,制备了仿生疏水薄膜,探究了紫外光辐照时间、辐照强度等对疏水薄膜水接触角的影响。结果表明,PDMS模具能够较好地复印荷叶表面的微结构,增加辐照时间和辐照强度改变压印压力可以有效提高疏水薄膜的疏水性,当辐照强度为1 000 mW/cm~2、压印压力为0.2 MPa、辐照时间为20 s时,制备的仿生疏水薄膜的表面接触角达到153.5°。     

改性二氧化硅气凝胶/硅橡胶超疏水涂层的制备及其性能

利用具有低表面能的疏水硅橡胶RTV-1做成膜基料,甲基三乙氧基硅烷改性的具有网络结构的SiO_2气凝胶作为填料,运用一种简便的方法制备了超疏水改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层:混合→搅拌→超声分散→提拉法→室温下干燥。在同样条件下制备了未改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层、纯RTV-1涂层、改性SiO_2颗粒/RTV-1涂层和纯SiO_2颗粒/RTV-1涂层。采用扫描电镜观察所制涂层的微观形貌,并测量了它们的静态水接触角和滚动角。结果显示,改性增强了涂层的疏水性。改性SiO_2气凝胶/RTV-1涂层的水接触角达到157°,滚动角2°,表现出显著的超疏水特性,其机械性能也较好,附着力为3B,邵氏硬度为34 HA。     

二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究

将二氧化硅纳米颗粒和硅树脂制成混合液,采用喷涂法(spray-coating)制备出了具备超疏水性的复合涂层.研究了二氧化硅、硅树脂不同含量配比对涂层疏水性能的影响,结果表明复合涂层的接触角随二氧化硅含量的增加而增加.在二氧化硅含量大于3%(质量分数)时,涂层显现超疏水性;当二氧化硅含量为3%(质量分数)、硅树脂含量为7%(质量分数)时,涂层与水的接触角达到151.6°,滚动角接近0°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面的微观结构,发现超疏水性的涂层具备微-纳复合阶层结构,类球状突起粒径在5μm左右,类球状突起上分布纳米团聚颗粒,直径约为50 nm.这种类似荷叶表面的微(纳复合阶层结构,结合硅树脂的低表面能,使得复合涂层具备了超疏水性能.     

氧化锌/聚苯乙烯超疏水复合涂层的制备及其性能

通过十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷对ZnO粒子进行改性,使ZnO表面由亲水性变为疏水性,然后将改性ZnO粒子与低表面能的热塑性树脂聚苯乙烯杂合,于160°C下烘烤25min,在钢片上制得改性ZnO/聚苯乙烯复合超疏水涂层。采用红外光谱、扫描电镜和接触角分析仪对涂层表面结构和疏水性进行了研究。结果表明,改性后的ZnO粒子表面引入了疏水性的─CH3和─CF2─,形成微/纳米双重粗糙结构。当改性ZnO和聚苯乙烯的质量比为7∶3时,所得复合涂层表面与水的静态接触角为156°,滚动角8°,与钢片的附着力为2级,硬度B～H,冲击强度大于50kgcm,吸水率为7.3%,具有良好的应用前景。