超疏水SiO2@OTES自清洁涂层的制备及性能

以纳米二氧化硅颗粒、正辛基三乙氧基硅烷(OTES)和硅烷偶联剂KH560为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层。在酸性催化剂及有机溶剂中,OTES、KH560将纳米颗粒表面由亲水改性为疏水。探究了纳米SiO₂、OTES、KH560三种原材料含量对超疏水涂层润湿性能的影响。结果表明,当掺杂3.5 g纳米SiO₂,8%的OTES与2%的KH560时,涂层达到最佳疏水效果,其接触角为(154±1)°,滚动角为(3.3±0.5)°。采用SEM、FTIR红外光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)对超疏水SiO₂@OTES材料的表面形貌与化学成分进行了表征。实验表明制备出的超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层具有良好的自清洁防污、耐低温与耐磨性能,且将涂层回收重新制得的表面仍具有超疏水性。     

纳米碳酸钙的改性及其在硅酮胶中的应用

采用微孔分散碳化法合成了微纳米碳酸钙(CaCO_3),通过添加油酸对纳米CaCO_3进行了表面改性,研究了改性纳米CaCO_3对硅酮密封胶性能的影响。试验结果表明,适量的油酸可以降低颗粒粒径,并能改善分散性,过量的油酸虽然能够降低颗粒粒径,但会使粉体的分散性变差;与添加普通纳米CaCO_3相比,当添加油酸质量分数为1.5%时,改性纳米CaCO_3不仅减小了所制硅酮胶的表干时间,其固化性能、拉伸伸长性能和粘接性能也得到极大改善,且纳米CaCO_3的相对最佳添加量为35%。     

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°。     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

基于纳米二氧化硅的防冰疏水涂层的制备及性能研究

采用HTPS(端羟基聚二甲基硅氧烷)和APTES(氨基丙基三乙氧基硅烷)改性纳米SiO_2,并制备了改性纳米SiO_2/氟硅树脂-环氧树脂(M-SR)复合涂料。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对改性前后纳米SiO_2颗粒,以及M-SR复合涂料的结构和表面微观形貌进行了表征,并通过水接触角、水滴结冰时间和覆冰层的剪切附着强度评估了M-SR复合涂层的防覆冰效果。结果表明,经过HTPS和APTES改性后,纳米SiO_2颗粒表面的亲水基团被HTPS和APTES中低表面能的甲基取代,纳米SiO_2表面能更小,疏水性能更佳。随着改性纳米SiO_2颗粒含量的增加,M-SR复合涂层的疏水性增强,纳米SiO_2颗粒含量为50%的M-SR复合涂层综合性能最优,水接触角168.1°,水滴结冰时间279 s,覆冰剪切粘附强度小于5 kPa,是较为理想的防覆冰材料。     

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。     

氟化SiO2纳米颗粒双疏涂层的制备及性能研究

采用氟化硅烷偶联剂对合成的单分散SiO2纳米颗粒进行表面接枝改性,并通过旋涂法将制备的氟化SiO2颗粒沉积在硅晶基板上.采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和接触角测量仪对氟化SiO2纳米颗粒涂层的表面形貌、化学组成、接枝密度和润湿性能进行分析表征.结果表明:氟化硅烷偶联剂在SiO2纳米颗粒表面的接枝密度为5.94 nm-2;制备的氟化SiO2纳米颗粒薄膜具备微纳米双重复合网络结构,增加了涂层表面的粗糙程度;氟化SiO2纳米颗粒涂层展现出超疏水和强疏油性能,水和柴油在氟化SiO2纳米颗粒薄膜上的接触角分别为158.4°和125.7°.     

复合流体涂层用于Cu金属的防腐蚀研究

采用电沉积法在纯铜表面制备了树枝状Cu₂O,经过正十二硫醇改性制备超疏水涂层,将疏水化的Fe₃O₄纳米颗粒与油相混合,注入超疏水铜表面,制备复合流体涂层。采用扫描电镜(SEM)、接触角测试仪对涂层不同阶段的形貌结构、润湿性进行了分析,采用扫描开尔文探针(SKP)研究了超疏水涂层、复合流体涂层与纯铜表面的电位变化,采用电化学阻抗谱和极化曲线等方法研究了超疏水涂层、复合流体涂层在大气环境和3.5 wt.%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,复合流体涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡20 d后,腐蚀电流仍小于超疏水涂层和纯铜的腐蚀电流密度,复合流体涂层具有较好的耐久性和耐腐蚀性。     

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.     

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%。     

SiO_2/水性聚氨酯疏水涂层的制备及性能研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)和水性聚氨酯(WPU)为原料,以水为分散剂,KH560和KH550为改性剂,采用喷涂工艺制备出SiO_2/WPU纳米复合涂层。研究了SiO_2粒度、SiO_2/WPU质量比、KH560改性SiO_2、及KH550改性WPU等因素对复合涂层疏水性能的影响。结果表明:采用粒度为30 nm的SiO_2、SiO_2/WPU质量比为1∶5、WPU与KH550质量比为10.6∶1时制备的SiO_2/WPU纳米复合涂层疏水效果最好,接触角达138°,从扫描电镜照片可以看出所制备的SiO_2/WPU涂层具有了与荷叶表面相似的微一纳米粗糙结构。     

水在不同接触角微柱群内的流动特征

采用向改性有机硅稀溶液中加入2%全氟辛基氟硅烷以及微纳米粒子的方法制备疏水液,通过改变微纳米粒子添加量调控疏水液固化成涂层后的表观接触角,紫铜叉排排列微柱群表面经不同疏水液处理后接触角分别为99.5°、119.5°和151.5°(水为工质),并测试流道内流动阻力和压力降。实验结果表明,相同Reynolds数(Re)下流道内摩擦因子(f)比疏水处理前有明显下降,主要是由于疏水性界面的张力作用所致;相同Re下,接触角越大,疏水涂层双重结构中微纳米凸起间距越小,去离子水与空气接触面增大,使得摩擦因子减小;随Re增加,3种涂层实验段内的减阻率均不断降低。     

超疏水纳米海绵制备及其二甲苯吸附性能

利用聚氯乙烯（PVC）及疏水性气相纳米SiO₂颗粒建立了一种简易、快速的超疏水纳米海绵材料的制备方法，并在开展超疏水纳米海绵材料的表面基团分析（IR）、疏水性能测定、表面形貌（SEM）观察的基础上，探究其吸附性能及循环使用性能。为验证超疏水纳米海绵材料的工业应用性能，采用实验室搭载回收设备，对比考察了负载超疏水纳米海绵/未改性海绵/商用金属盘片对间二甲苯的回收性能。结果表明：改性后超疏水纳米海绵材料表面负载涂层整体均匀完整，涂层上接枝的纳米颗粒稳定致密，且表面粗糙度有明显提高。IR谱图中新增有O—Si—O的特征峰，充分证明疏水性SiO₂颗粒已负载在材料表面，使其表面疏水角可达150°，具有超疏水亲油特性。改性海绵材料间二甲苯吸附容量可达41.45g/g，且在循环500次后吸附容量仍能达到其初始值的93%，负载该海绵的回收设备则具有良好间二甲苯回收速率（152.83L/h）及效率（99%），运行58h后仍保持良好间二甲苯回收性能。     

ZnO/聚二甲基硅氧烷超疏水薄膜的制备及其性能研究

通过硬脂酸对ZnO粒子的改性,使其表面引入了疏水性的甲基,将改性后的ZnO粒子与低表面能物质聚二甲基氧烷经过混合陈化固化过程后,在钢片上形成聚二甲基硅氧烷/ZnO超疏水涂层。采用接触角分析仪、扫描电镜、红外光谱,表征涂层表面的形貌和疏水性。结果表明,改性后的ZnO粒子在聚合物上构造微/纳米双重粗糙结构表面,涂层表面具有优异的自清洁性,水的静态接触角达161°,滚动角5°。该方法简单有效有巨大的应用前景。     

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。     

硅橡胶超疏水涂料的制备及其防闪络性能

以端羟基聚二甲基硅氧烷、沉淀法SiO2、Al(OH)3等改性纳米无机粒子和硅烷偶联剂及其它助剂为原料,采用真空混炼法,制备出具有超疏水性能的新型室温硫化(RTV)硅橡胶涂层.该涂层具有较大的静态接触角和小的滚动角.采用AFM和SEM对涂层进行表征,并用接触角测定仪定量测定涂层的憎水性和憎水迁移性.结果表明,涂层表面的微纳米二级粗糙结构使涂层具有了类荷叶的优异疏水性能;同时,涂层也具有优良的憎水迁移性.并对超疏水RTV硅橡胶涂层和普通RTV硅橡胶涂层表面进行了污秽闪络对比实验,结果表明超疏水RTV硅橡胶涂层的防闪络性能得到了很大的提高.     

接枝改性纳米氧化铝填充PTFE复合材料摩擦学性能研究

合成了含氟分子链接枝改性纳米氧化铝(Al2O3),用接枝改性纳米Al2O3填充聚四氟乙烯(PTFE),采用模压成型法制备了不同接枝改性纳米Al2O3含量的PTFE/纳米Al2O3复合材料;在摩擦磨损试验机上考察了接枝改性纳米Al2O3对PTFE/纳米Al2O3复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明,接枝改性纳米Al2O3填充PTFE复合材料在保持PTFE低摩擦系数的同时,提高了其耐磨损性能。     

纳米CaCO_3改性有机硅防水剂的合成及涂层性能

采用CaCO_3无机材料,合成不同纳米CaCO_3含量的有机硅防水剂,在有机硅表面构建起粗糙结构,增强有机硅防水剂的疏水性能。通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对改性有机硅防水剂进行结构和形貌表征。通过测试接触角,防水性和耐洗性对改性有机硅防水剂的防水效果进行评价。当CaCO_3加入量为4 g时接触角达到最大143.8°,防水等级为4级。     

橡胶塑料专用纳米CaCO_3的表面改性研究

以实验室自制纳米CaCO_3为原料、样品吸油值为主要考察指标,筛选并确定DL-苹果酸为较适宜的改性剂,考察并确定了较适宜的纳米CaCO_3改性工艺条件:DL-苹果酸质量分数为1.5%、改性温度为60℃、固液比为8∶100、改性时间为120 min。优化改性条件下所制备改性纳米CaCO_3样品的性能指标符合橡胶塑料专用纳米CaCO_3国家标准(Ⅰ型)样品的指标要求。样品FE-SEM、XRD和FT-IR分析结果表明,改性前后纳米CaCO_3样品均为方解石型和球霰石型的混合相;改性前后样品分散性较好,粒径约为20～50 nm; DL-苹果酸主要通过在纳米CaCO_3颗粒表面附着进行改性,降低样品的吸油值,同时改变样品不同晶型间的含量。