紫外光固化PUA/纳米SiO_2杂化涂层的制备与性能

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对硅溶胶改性,将改性的硅溶胶与聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物共混,制备出聚碳酸酯(PC)用紫外光(UV)固化耐磨涂层。用红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪、接触角测量仪对改性前后的纳米二氧化硅(SiO_2)进行了分析表征,并对制备的UV固化涂层的透光率、雾度、表面硬度和附着力进行了测试。结果表明:纳米SiO_2表面接枝上了KH-570,且亲水性降低。当KH-570用量为60%、改性纳米SiO_2用量为4%时,涂覆UV固化涂层的PC的耐磨性得到最佳改善,耐磨试验后,涂覆添加4%改性纳米SiO_2的UV固化涂层的PC较涂覆未添加纳米SiO_2的UV固化涂层的PC,透光率降低值从4.5%降至1.1%,雾度增加值从21.29%降至3.41%,PC表面涂层的铅笔硬度达到2H。     

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°。     

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。     

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°.     

金红石型纳米TiO_2改性纳米复合氟碳涂层的制备与性能研究

采用氟硅烷偶联剂改性金红石R型纳米TiO_2,并用作常温固化氟碳树脂FEVE的填料,制备了疏水性金红石型纳米TiO_2改性纳米复合氟碳涂层。以红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征了其微观结构,以接触角测量仪测定了其疏水性、计算了其表面能,按国家及电力行业标准测定了其理化与电气性能。结果表明,制备的纳米复合氟碳涂层对水静态接触角为121°,具备良好的疏水性。理化及电气绝缘性能测试结果表明,其体积电阻率为2.5×10~(10)Ω·m,击穿场强为21.1 kV/mm,符合绝缘子国家标准,制备的涂层具有优良的防污闪性能。     

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。     

纳米SiO_2/TiO_2掺杂的有机硅防污涂料的研究

本文首先通过自由基聚合反应合成了有机硅改性丙烯酸树脂,采用红外光谱对其结构进行了表征。进一步并将纳米SiO_2和纳米TiO_2添加到有机硅改性丙烯酸树脂中,喷涂到Q325碳钢表面,主要考察纳米SiO_2和纳米TiO_2添加量的比例对静态水接触角和力学性能的影响。实验结果表明纳米SiO_2和纳米TiO_2添加量的比例为8%∶8%时,复合涂层接触角可达149°,附着力为1. 35 MPa;硬度为6H,且未出现粉化,综合性能最佳,且此时制备的涂层在盐雾试验时表面平整光滑。     

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。     

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。     

PS@TiO_2复合粒子及其透明超疏水涂层的制备与性能研究

以单分散聚苯乙烯(PS)纳米球为模板,经浓硫酸刻蚀、钛酸四丁酯(TBT)水解缩聚,制得草莓型PS@TiO_2复合粒子(RPTS),表面经3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰提升附着力。通过浸渍提拉法在玻璃表面形成透明纳米粒子涂层,涂层表面通过辛基三乙氧基硅烷(IOTES)疏水化,形成透明超疏水涂层。考察了磺化时间对复合粒子表面形貌的影响;考察了APTES用量、IOTES用量和固化温度对涂层性能的影响。结果表明:当磺化时间为25 min时,表面乳突状结构最鲜明。当APTES用量为0.04%,IOTES用量为0.2%,固化温度为80℃,涂层透光率为89.1%,静态水接触角为152°,附着力2级,硬度3H。     

纳米SiO2复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

本文以Stober法制备的胶体SiO2粒子与粉体SiO2粒子结合的SiO2复合粒子在玻璃基底构建粗糙表面,以三乙氧基甲基硅烷（MTES）与正硅酸乙酯（TEOS）为前聚体制备的酸性有机硅低聚物作为粘接剂,使用偶联剂KH540与氟硅烷PFDT进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO2复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层,然后探究SiO2复合粒子、酸性有机硅低聚物、偶联剂KH540以及氟硅烷PFDT对复合涂层的影响。研究表明：当SiO2复合粒子由粒径为110 nm的胶体SiO2粒子与粒径为50 nm的粉体SiO2粒子两种粒子组成,SiO2复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液的混合质量比为4:1,添加偶联剂KH540与氟硅烷PFDT的质量比为混合液的1%时,复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角能达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性,为透明超疏水涂层的制备提供一种简便、低成本方案。     

透明超疏水SiO2/硅酮胶复合涂层的制备及性能

以疏水纳米SiO_2和中性硅酮结构胶为主要原料,采用喷涂法在玻璃表面制备出透明超疏水SiO_2/硅酮胶复合涂层。采用FTIR、SEM、接触角测量仪和紫外-可见分光光度计对复合涂层的分子结构、微观形貌、润湿性和透光率进行表征。讨论了纳米SiO_2的添加量与涂层表面微结构、水接触角、透明性三者的关系,考察了复合涂层的耐水冲击性能和耐水稳定性能。结果表明:SiO_2/硅酮胶复合涂层表面呈连续的多孔网络状,团聚的SiO_2纳米粒子分散在作为骨架的亚微米级硅酮胶周围,构成了微纳米双尺度的复合粗糙结构。当SiO_2质量分数为2.0%时,复合涂层的水接触角达到最大为169.8°±0.7°,在380～760nm可见光范围内的平均透光率为82.9%;当硅酮胶质量分数为4%时,复合涂层分别经5 h水冲击以及10 d水浸泡后,水接触角仍保持在140°以上。     

超疏水/超亲油SiO2薄膜的制备和表征

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷为共前驱体制备纳米疏水SiO2溶胶,经十二烷基三甲氧基硅烷(dodecyltrimethoxysilane,DTMS)改性后,制备出SiO2粒子薄膜,用红外光谱分析SiO2粒子的化学组成,用透射电镜观察凝胶时间对SiO2粒子形貌的影响,用扫描电镜和接触角表征SiO2涂膜的表...     

超临界CO2快速膨胀法制备SiO2/聚氨酯超疏水涂层

用超临界CO₂快速膨胀法制备了SiO₂/聚氨酯超疏水涂层。首先用十三氟辛基三乙氧基硅烷（F-硅烷）和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性纳米二氧化硅,制备出含双键的纳米二氧化硅粒子,将其分散在超临界CO₂中,再利用超临界CO₂快速膨胀法将其喷射到双键封端的且已添加了引发剂的聚氨酯涂层表面,通过加热,使纳米二氧化硅粒子接枝在聚氨酯涂层表面,形成稳固粗糙结构,获得了超疏水性质。研究了喷嘴温度、反应釜温度和压力、偶联剂配比、表面粗糙度对涂层疏水性的影响。结果表明：涂层的静态水接触角可达到169.1°±0.6°;在喷嘴和釜内温度都为90℃,釜内压力为16 MPa,F-硅烷和KH-570配比为1∶1,表面粗糙度为7.3 μm时,所制得涂层具有较好的超疏水性,且具有优良的耐刮伤性。该法高效环保,涂层性能优良,适于大面积制备。     

等温热压印法制备超疏水薄膜

以刷涂有疏水性SiO2微球的筛网作为模具,通过等温热压印的方法,在聚乙烯（PE）塑铝复合薄膜上制备出超疏水表面。对压印压力、筛网目数、SiO2微球直径等参数对制品表面微结构形貌和疏水性能的影响进行了研究。结果表明,该方法可以在PE塑铝复合薄膜表面构筑出具有良好疏水效果的二级复合微结构;在压力作用下,SiO2微球会与PE基体共混形成复合体系,使得SiO2微球与基体的连接更加稳定;增加热压印压力可以增大微米级结构的深度,但是过大的压力会导致SiO2微球被PE覆盖,合理的压印压力应在8~12 MPa之间;减小SiO2微球的粒径可以进一步提高接触角数值;制品对水的接触角达到150°,滚动角低至1°,达到了超疏水的标准。     

层层自组装制备透明超疏水表面

利用层层自组装技术在玻璃表面上沉积二氧化硅纳米颗粒与聚苯乙烯球,高温烧结去除苯乙烯球后可在玻璃基底上构筑由二氧化硅纳米颗粒组成的阶层纳米粗糙微观结构,然后利用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(FAS)进行表面疏水化处理制备透明超疏水表面,该表面与水的接触角高达166°。实验考察SiO2颗粒粒径对超疏水表面性能的影响并针对超疏水表面进行了扫描电镜、傅立叶变换红外光谱、接触角及热重表征。     

纳米SiO2促进P(MMA-co-MAA)自脆裂 剥离性能

通过纳米二氧化硅（SiO2）对甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物〔P(MMA-co-MAA) 〕乳液进行了复配改性。采用红外光谱（FTIR）、热重（TG）、X射线衍射仪（XRD）¬、扫描电镜（SEM）对复合乳液的结构和性能进行了测定。结果表明,加入纳米SiO2后使得P(MMA-co-MAA)的聚集态结构发生了改变,造成乳液自脆化形貌发生变化。主要表现为,随着纳米二氧化硅含量的增加,脆片有变大的趋势,同时,收缩卷曲更加明显,提高了P(MMA-co-MAA)的自脆裂剥离性能。这种性能在去除设备表面的放射性污染的废物机械回收中更具备优势     

细乳液聚合制备纳米SiO2／含氟丙烯酸酯复合乳液及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯为前驱物,在丙烯酸酯单体为油相介质中原位生成纳米SiO2粒子,并通过细乳液聚合,制备出纳米Si02／含氟丙烯酸酯复合乳液。研究了含氟单体和SiO2的用量对复合乳胶膜性能的影响,并采用FT-IR,DSL等分析手段对产物进行了表征。结果表明：该乳液具有良好的稳定性,粒径分布较窄。当（甲基丙烯酸十二氟庚酯）FA与SiO2的用量分别为6％和5．5％时,乳胶膜表现出良好的疏水性能,对水的接触角达到了102．7°,吸水性降低到6．9％。     

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。