基于单宁酸制备可喷涂超疏水材料

通过正硅酸乙酯水解合成了二氧化硅纳米粒子并形成凝胶颗粒,加入单宁酸以优化其形貌,以六甲基二硅氮烷为表面改性剂,合成了具有低表面能的超疏水喷涂材料。并用动态光散射仪(DLS)与扫描电镜(SEM)对其表征。将其分散于乙醇,并对纸张、玻璃、铝箔、木板、棉质纺织物、塑料泡沫等常见表面进行喷涂,均在短时间内构成了超疏水表面,水接触角均在150.0°以上。随后,考察了所制备超疏水涂层在受外力破坏后的自修复性与耐磨性。结果显示:1 g/L的喷涂液仅需喷三层即可构建超疏水表面,得到的涂层具有良好的透明性;超疏水涂层在受外力损坏后可用有机溶剂进行快速简易的自修复;且喷涂后的玻璃片在砂纸上负重磨损距离达到1000 mm后,接触角从153.5°降至105.5°,再喷一层即可恢复到154.0°。     

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。     

TC4钛合金超疏水涂层的制备及性能

采用阳极氧化和低表面能物质修饰的方法在TC4钛合金表面制备超疏水涂层.工艺过程为:在由0.5 mol/L H2SO4、0.2 g/L NH4HF2和0.8 g/L Ce(SO4)·4H2O组成电解液(5°C)中以电压100 V阳极氧化1 h,再于三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷的乙醇溶液中浸泡2 h,最后真空烘干1 h.通过扫描电镜(SEM)观察超疏水涂层的微观形貌,X射线光电子能谱仪(XPS)分析超疏水涂层表面的元素组成及其化学态,X射线衍射仪(XRD)分析超疏水涂层表面的物相组成,并考察了超疏水涂层的耐久性和耐蚀性.结果表明,TC4钛合金阳极氧化后能在其表面形成微纳级粗糙结构,其特征是凸起火山岩状结构上密集分布了许多直径100～200 nm的孔洞;再经超疏水修饰后,水接触角最高可达170°,滚动角小于2°.超疏水涂层表面含有O、F、Ti、C、N、Al等元素,其中F主要是以─CF3和金属氟化物的形式存在,而其物相成分主要是锐钛矿TiO2和少量的金红石TiO2.超疏水涂层对腐蚀介质有阻隔作用,使其不易与金属基底接触而引发腐蚀,从而提高了TC4钛合金的耐蚀性.在自来水和3.5％NaCl溶液浸泡试验以及紫外线照射试验的结果表明,该超疏水涂层具备一定的耐久性.     

CeO_2催化剂的制备条件对甲醇和二氧化碳合成碳酸二甲酯的影响

采用沉淀法制备CeO_2催化剂,考察了KOH溶液浓度、硝酸铈溶液浓度、焙烧温度等制备条件对催化甲醇与CO_2直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应性能的影响,并利用XRD和SEM表征分析了催化剂的晶核和粒径。实验结果表明,在KOH溶液浓度为6 mol/L、硝酸铈溶液浓度为0.360 mol/L、焙烧温度为700℃时,CeO_2催化活性最高;通过正交试验得出,3种因素的影响顺序为:硝酸铈溶液浓度焙烧温度KOH溶液浓度。     

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.     

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。     

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.     

含全氟聚醚二元嵌段共聚物构筑的防污涂层

为了获得耐磨性更好的疏水防污表面,以全氟聚醚醇(PFPE-OH)和2-溴异丁酰溴制备大分子引发剂PFPE-Br,以3-[三(1-甲基乙氧基)硅基]丙基甲基丙烯酸酯(IPSMA)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了不同IPSMA链段长度的嵌段共聚物PFPE13-b-IPSMA11和PFPE13-b-IPSMA4,并利用该嵌段共聚物构筑了疏水防污涂层。联合核磁共振(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和红外光谱(FT-IR)表征了其结构。并研究了不同IPSMA链段长度的2种二元嵌段共聚物所构筑的涂层性能,以及稀释剂种类、HCl浓度、样品浓度对涂层性能的影响。结果表明:嵌段共聚物PFPE13-b-IPSMA4构筑的涂层具有更好的性能。当稀释剂为三氟甲苯,HCl浓度为1.20×10-2mol/L,PFPE13-b-IPSMA4浓度大于0.8 mg/m L时,构筑的涂层疏水性能比较理想,水接触角达到105°,并且具有较好的耐磨性。     

SiO2/聚四氟乙烯杂化超疏水涂层的制备

通过溶胶-凝胶工艺制备了超疏水涂层。用硅烷偶联剂-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷对SiO2溶胶粒子表面改性,将改性后的溶胶与聚四氟乙烯乳液杂化后在玻璃上涂膜形成超疏水涂层。用红外光谱、数码显微镜、扫描电镜、综合热分析对涂层进行了表征。实验结果表明-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷能提高涂层的疏水性效果,涂层表面具有纳米/微米的粗糙结构,平均静态疏水角达到156°,滚动角6°。聚四氟乙烯低的表面能和涂层特殊的表面结构是形成超疏水的原因。     

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。     

涂液浓度对IrO2–Ta2O5/Ti阳极涂层形貌及电化学性能的影响

采用Ir与Ta的物质的量比为7:3,Ir和Ta的总浓度分别为0.20、0.25、0.30、0.35和0.40 mol/L的涂液,以热分解制备了IrO_2-Ta_2O_5/Ti阳极。通过循环伏安法和极化曲线测试了涂层的电化学性能,通过扫描电微镜观察了涂层的表面形貌,通过强化寿命试验测试了涂层的耐腐蚀性能。结果表明,随着涂液浓度的升高,涂层的电化学活性有所提升,但泥裂状表面使得涂层加速失效。涂液中Ir和Ta的总浓度为0.25 mol/L时制备的阳极具有最优的电催化活性与寿命。     

超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究

采用氯化铜刻蚀的方法在铁片表面构造出具有微-纳米尺度的粗糙结构,并用硬脂酸作为低表面能物质进行疏水化改性,制备了具有超疏水特性的铁表面。对影响超疏水铁片表面粗糙结构和润湿性能的各种因素进行了讨论。采用接触角测量仪、扫描电镜、原子力显微镜等对材料的表面进行表征,同时探讨了其在自清洁中的应用,并用Cassie理论对表面的润湿性进行分析。结果表明,当CuCl_2浓度为0.005 mol/L、刻蚀时间为15 min、硬脂酸质量分数为0.5%、修饰时间为10 min时,表面具有超疏水性,其水接触角达153.6°。该表面在温度0~100℃、pH11范围内能保持超疏水性,有良好的稳定性,并且对水滴的粘附力极低,且具有良好的自清洁性能。     

盐酸刻蚀制备铝合金超疏水表面的工艺及自清洁性研究

采用盐酸刻蚀法制备超疏水铝合金表面。用接触角仪、粗糙度仪和扫描电镜对疏水性、表面粗糙度(Ra)和微观形貌进行分析。研究了盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度以及长链烷烃酸对疏水性能的影响。结果表明,随着盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度的增加,铝合金表面粗糙度增加,而接触角先增大后减小。当刻蚀酸浓度为3 mol/L,刻蚀时间为20 min,刻蚀温度为25℃时,效果最佳,经过0.01 mol/L硬脂酸溶液改性后,接触角高达156°。采用长链烷烃酸对表面进行改性,随着烷烃酸碳链的增加,接触角略有增加。超疏水铝合金表面具有较好的自清洁性能。     

盐酸刻蚀制备铝合金超疏水表面的工艺及自清洁性研究

采用盐酸刻蚀法制备超疏水铝合金表面。用接触角仪、粗糙度仪和扫描电镜对疏水性、表面粗糙度(Ra)和微观形貌进行分析。研究了盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度以及长链烷烃酸对疏水性能的影响。结果表明,随着盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度的增加,铝合金表面粗糙度增加,而接触角先增大后减小。当刻蚀酸浓度为3 mol/L,刻蚀时间为20 min,刻蚀温度为25℃时,效果最佳,经过0.01 mol/L硬脂酸溶液改性后,接触角高达156°。采用长链烷烃酸对表面进行改性,随着烷烃酸碳链的增加,接触角略有增加。超疏水铝合金表面具有较好的自清洁性能。     

抗污透明氟硅共聚物涂层的制备及性能

用溶液聚合法合成了具有低表面能的含氟无规共聚物,即聚[2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯-r-3-(丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷][P(FOEMA-r-APTMS)]以及聚[2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯-r-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷][P(FOEMA-r-MPTES)]。它们被配制成不同质量浓度的溶液并喷涂到玻璃表面制备成抗污涂层。利用FTIR、1HNMR表征了聚合物的化学结构,利用耐磨仪、接触角测试仪、原子力显微镜(AFM),考察了单体种类和物质的量比、聚合物溶液质量浓度以及处理湿度对涂层性能的影响。结果表明,P(FOEMA-rMPTES)和P(FOEMA-r-APTMS)涂层在摩擦200次后,前者的水接触角比后者要高约30°,含氟单体与含硅单体最佳投料物质的量比为1.5,聚合物质量浓度为10 g/L时,处理湿度为60%时,涂层疏水性最好且有较好的抗污垢性能,而且涂层的透明度在95%以上和耐磨次数达200次。     

光聚合法快速制备低表面能涂层

以硅烷偶联剂为基础利用光聚合技术,快速将含氟单体以共价键的方式固定在玻璃表面,同时通过模板进行局部曝光,对涂层表面进行了图案化修饰;采用衰减全反射红外光谱、偏光显微镜、X射线光电子能谱分析以及水接触角对涂层性能进行了测试。实验结果表明:在玻璃表面得到了低表面能涂层,经图案化修饰后,涂层的疏水性可以进一步得到提升。     

有机硅烷共缩合制备抗紫外超疏水减反射涂层

具有超疏水自洁功能的减反射涂层对太阳能光热组件在室外长期使用上有重要的意义,可以减少减反射涂层的清洗成本,延长减反射涂层的使用寿命。利用含有甲基和乙基等疏水基团的有机硅氧烷制备具有一定孔隙率的涂层,有望实现减反射和超疏水双重性能。本研究采用四甲氧基硅烷（TMOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）共缩合,并利用甲氧基三甲基硅烷（MMS）进行羟基封端,制备了可以稳定两个月以上的均一溶胶。通过控制MTES和TMOS的水解工艺条件,采用浸渍提拉法制备了在400～800nm可见光波段平均透光率为97.06%、最高透光率为98.27%、水接触角为165°的超疏水减反射涂层,提出了MTES/TMOS/MMS溶胶的共缩合反应机理。涂层经过紫外耐久测试1080h后,涂层仍具有良好的减反射性能、疏水性和抗刻划强度,表现出良好的紫外耐久性。     

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°。     

表面亲水改性GO的制备及其对铬离子的吸附性能

利用不同浓度NaOH水热处理GO,将其表面疏水性的环氧基团转化为亲水性的—OH和—ONa基团,得到表面亲水性的GONaOH。GONaOH呈多孔结构,改性有效地改善了GO材料的比表面积。进一步系统研究了各因素对表面改性GONaOH吸附性能的影响。研究结果表明,以20 mg 2 mol/L NaOH改性处理的GONaOH为吸附剂,pH=5条件下对200 mL 50 mg/L铬离子吸附性能达到305.3 mg/g,约为未经改性处理的GO的3倍。     

45#钢表面Ni-W/ZnO超疏水复合涂层的制备及性能研究

采用电沉积工艺并结合喷涂法在45#钢表面制备Ni-W/ZnO超疏水复合涂层,表征了复合涂层的微观形貌和主要成分,并对复合涂层的疏水性、机械稳定性及耐蚀性进行测试分析。结果表明：复合涂层表面形成微纳米分级结构,主要成分为Ni、W、Zn、O、C和Si元素,改性ZnO颗粒在复合涂层中呈较均匀分散状态。复合涂层表面水滴接触角达到151.4°,表现出超疏水性能,并且经20次胶带提拉、20次砂粒冲击和20个周期砂纸摩擦后接触角仍然大于150°,能稳定地保持超疏水性能而且具有良好的机械稳定性。复合涂层还表现出优异的耐蚀性,其腐蚀电流密度仅为6.79×10^-7 A/cm²,极化电阻达到3.25×10⁴Ω·cm²,相比于常规Ni-W合金镀层,能为45#钢提供理想的腐蚀防护作用。