一种新型包装纸和纸板用疏水剂的试验研究

目的通过试验研究表面改性方法制备包装纸用疏水剂。方法采用硅烷偶联剂KH550为表面处理剂,以疏水型气相二氧化硅为功能性填料,制备了包装纸和纸板用疏水剂。考察了各组分含量、固化处理对该疏水剂性能的影响。结果研究确定了最佳工艺配方(质量分数)为硅烷偶联剂KH550 2.0%,气相二氧化硅0.8%,余量为无水乙醇。制备的试样经120℃固化后,实测其疏水涂层水接触角达138.3°,涂层对纸板外观无影响,且附着力强。结论硅烷偶联剂-气相二氧化硅疏水剂可有效改善纸张表面的疏水性。     

一种新型疏水防潮包装纸板及其性能的研究

制备了具有绿色环保特点的聚乳酸(PLA)溶液涂覆的疏水防潮纸板(原纸和箱板纸),并研究了其性能。结果表明:涂覆后,纸板的表面更加光滑,疏水防潮性能也有所提高;根据所使用聚乳酸溶液的质量浓度的不同,纸板水分吸附率的降低程度也不尽相同,在1~3 g/mL内,质量浓度越高,水分吸附率下降得越多,拉伸强度也随之增强。     

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。     

SiO2气凝胶改性瓦楞纸板性能研究

目的应用SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料对瓦楞纸板表面进行改性,探究其对瓦楞纸板力学性能、疏水性能、隔热性能的影响。方法通过机械共混和表面改性相结合的方式制备疏水隔热水性涂料,采用线棒涂布器涂布于瓦楞纸板表面,通过测试纸板表面的接触角检验疏水效果,并测试改性后纸板的边压强度、平压强度、戳穿强度和压痕强度;制备90 mm×90 mm×100 mm的隔热包装箱,通过融冰试验测试其隔热效果。结果经SiO₂气凝胶疏水隔热水性涂料改性后的纸板接触角为91.75°,提高了6.25°。改性后纸板的横向边压强度、平压强度、戳穿强度和纵向压痕强度分别提高了5.6%,0.6%,2.4%和2.7%。当SiO₂气凝胶的质量分数为2%时,改性后的纸板具有最优的隔热性能。当湿膜厚度为60μm时,与未涂布的原瓦楞纸板相比,温度可降低13.6℃结论该方法扩大了SiO₂气凝胶在包装行业的应用范围,能为未来保温包装材料提供参考。     

非金属超疏水纳米涂层技术的研究进展

设备表面防水、防冰、防雾的需求在工业生产中随处可见,在其表面喷覆超疏水涂层是针对此类需求的有效解决方法。超疏水涂层的疏水性由材料表面的表面能和微纳粗糙结构两个因素决定,构筑超疏水涂层主要包括降低材料的表面能和改变微观结构两个方面。本文综述了国内外主要的非金属纳米材料,如石墨烯、二氧化硅、二氧化钛等制备超疏水涂层的方法,评价了不同纳米材料的适用范围。这类材料自身尺度是纳米级,易于构筑微纳粗糙结构和通过化学改性引入非极性共价官能团,降低材料的表面能。通过氧化还原、表面改性等方法引入疏水基团,通过自组装法、凝胶法、模板法、刻蚀法等进行结构组装,可制备接触角大于150°、滚动角小于5°的超疏水表面。分析了能够与纳米材料通过共价或非共价结合组成复合超疏水涂层的聚合物,增强涂层在力学、热学等方面的性能,扩展其应用范围。总结了近些年来在非金属超疏水纳米涂层领域的最新技术和进展,介绍了不同种类的纳米材料构筑超疏水表面的方法及其应用,为超疏水涂层的规模化生产提供可行的思路。     

微纳米颗粒/硬脂酸超疏水涂层的仿生构建及其性能研究

通过一步喷涂法将微纳米表面构建与低表面能物质修饰相结合,制备了超疏水仿生涂层;开展超疏水材料涂覆技术研究,分析总结不同涂敷方式对涂层的性能影响;测定了不同粉体种类与浓度下涂层的疏水性能差异,分析评价其对涂层疏水性能的影响;优选涂层材料配比对混凝土试块进行疏水改性,并测试其防污性能;通过LW-AB法表面能计算,探讨了涂层粗糙度与表面能之间的关系,并使用SEM对其表面微观形貌进行了表征。结果表明,在添加微纳米颗粒的情况下,喷涂制备的涂层接触角比浸涂制备的涂层大1/3左右,滚动角比浸涂制备的涂层小85%以上,体现了较好的疏水性能;涂层的疏水性能受表面能与粗糙度的影响,且随着硬脂酸浓度的增加、粉体浓度的增加与粉体颗粒粒径的减小,涂层的疏水性能呈增强的趋势,接触角达到165.27°,滚动角低至0.9°;经过超疏水处理后,混凝土试块表现出明显的防污与自清洁性能;表面能计算表明,在添加同样硬脂酸含量的条件下,随着粗糙度的增加,涂层表面的降低至4.89 mJ/m~2,仅为纯硬脂酸涂层的26.84%。     

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.     

纳米SiO2疏水涂层对纸和纸板性能的影响

目的对牛皮纸及瓦楞纸板进行纳米SiO_2疏水涂层处理后,探讨其对纸或纸板性能的影响。方法将纳米SiO_2和有机硅树脂混合制成疏水涂层,浸渍、喷涂于牛皮纸及瓦楞纸板表面,通过测试纸张接触角及可勃吸水值检验疏水效果,并测试纸张的抗张强度、耐折度、撕裂度、耐破度及检验瓦楞纸板的边压强度、平压强度、戳穿强度等物理性能。结果经表面混合树脂处理的疏水纸张的接触角为88.6°,可勃吸水值大大降低。随着涂层层数的增加,牛皮纸耐破度及瓦楞纸板平压强度均整体随之增长。经双涂层涂饰处理后瓦楞纸板的各物理性能均有较大提高,纳米SiO_2双涂层瓦楞纸板较单涂层瓦楞纸板力学性能更优良。结论纸张及纸板经纳米SiO_2疏水涂层处理后,不仅在一定程度上提高了纸张与纸板的疏水性能,对纸张与纸板的物理性能也有一定程度的改良,为实现纸或纸板的防水包装提供了一定的理论基础与处理方法。     

改性PAMAM超亲水聚合物的制备及其防覆冰性能研究

采用溶胶-凝胶法引入二氧化硅纳米粒子制备了超亲水改性PAMAM聚合物,利用FT-IR、SEM、AFM以及表面张力仪对改性PAMAM聚合物涂层进行表征,考察了改性PAMAM聚合物涂层的润湿性能和表面结构特征,并对其防覆冰性能进行了研究。结果表明,制备的超亲水涂层表面形成了微纳米复合结构且静态接触角为9.4°达到超亲水状态;超亲水涂层具有较好的防结冰特性,主要是由于PAMAM端部的氨基以及分子空腔有助于超亲水表面形成水膜,抑制表面结冰速度,40min内覆冰量仅为1.19g,温度-5℃时延迟结冰时间可长达133s,而普通的疏水涂层只能延迟38s;改性PAMAM涂层的冰表面粘附力约为0.33N,疏冰性能显著优于普通的亲水和疏水涂层;稳定性测试中,经过12次结冰循环测试,其静态接触角和冰表面粘附力的平均变动幅度分别为1.4%和1.2%。     

纳米复合氟改性丙烯酸树脂超疏水自清洁涂层的制备

用自由基共聚法制备氟改性丙烯酸树脂的无规共聚物并对其进行了表征,研究了合成工艺条件对涂层表面疏水性的影响。结果表明,采用粒子填充法将纳米SiO2、TiO2与氟改性丙烯酸树脂共混后制备的超疏水自清洁涂层,水在其表面的接触角达160℃以上,滚动角小于5℃,具有超疏水性。涂层对其表层覆盖的污物具有一定的自清洁作用。扫描电子显...     

ZnO/E-51复合涂料上超疏水表面的制备

采用ZnO和环氧树脂机械搅拌制备ZnO/E-51复合涂料,通过真空袋压、室温固化成型,再通过化学刻蚀与表面修饰,在ZnO/E-51复合涂料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性。结果表明化学刻蚀在复合涂料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰,可改变复合涂料表面微-纳米尺度二元粗糙结构,影响表面的疏水性能,当修饰时间为30min时,其表面与水的平均接触角最高达152.21°。     

纳米SiO2@超支化PDMS复合超疏水涂层的制备与性能调控

超疏水涂层在实际应用中受化学腐蚀、刮擦磨损等外界环境的影响,易造成涂层老化、开裂甚至脱落,造成涂层失效。因此,针对这一问题,设计出具备耐候性的自修复超疏水表面：以超支化聚二甲基硅氧烷为柔性基底和低表面能物质,引入纳米二氧化硅构筑表面粗糙结构,制备超疏水涂层。当SiO₂粒径为50 nm、固含量为30wt%时,得到了接触角为154.87°的超疏水涂层。经过5次胶带剥离试验,涂层表现出良好的机械稳定性。经历10次温差循环试验和24 h紫外光照射后,涂层表面接触角仍大于150°,表明涂层具有良好的耐候性。涂层经过80℃、2 h的热处理可修复划痕,表明该涂层具有一定的自修复功能。同时,Tafel及Nyquist测试结果表明,对基底进行超疏水处理可显著提高防腐性能,并且该涂层具有明显的自清洁效果。综上所述,本文所制备的纳米SiO₂@超支化聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合超疏水涂层具有自修复功能,为自修复超疏水涂层的开发提供了新的研究策略。     

阳极氧化法制备铝基超疏水涂层及其稳定性和耐蚀性的研究

铝由于在潮湿的环境中很容易受到污染和损坏,从而严重影响了其美观性和用途。为了改善铝基材料的耐腐蚀性能,采用电化学阳极氧化法与十四酸修饰相结合的方式在铝基底上制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对涂层表面形貌和化学组成进行了表征。同时利用接触角测量仪、喷砂实验和电化学测试分别对涂层表面的润湿性、机械稳定性以及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:当阳极氧化电压为20V时,所制备的涂层为最佳铝基超疏水涂层,此时涂层的接触角为(155.2±0.5)°,滚动角为(3.5±1.3)°。其对应的腐蚀电流密度较铝基底降低了2个数量级,腐蚀电位从-0.629V正移到-0.570V,呈现出优异的耐腐蚀性能。此外,该涂层还具有良好的机械稳定性。     

Scalable Fabrication of Superhydrophobic Coating with Rough Coral Reef-Like Structures for Efficient Self-Cleaning and Oil-Water Separation: An Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study

Superhydrophobic coating has a great application prospect in self-cleaning and oil-water separation but remains challenging for large-scale preparation of robust and weather-resistant superhydrophobic coatings via facile approaches. Herein, this work reports a scalable fabrication of weather-resistant superhydrophobic coating with multiscale rough coral reef-like structures by spraying the suspension containing superhydrophobic silica nanoparticles and industrial coating varnish on various substrates. The coral reef-like structures effectively improves the surface roughness and abrasion resistance. Rapid aging experiments (3000 h) and the outdoor building project application (3000 m²) show that the sprayed superhydrophobic coating exhibits excellent self-cleaning properties, weather resistance, and environmental adaptability. Moreover, the combined silica-coating varnish-polyurethane (CSCP) superhydrophobic sponge exhibits exceptional oil-water separation capabilities, selectively absorbing the oils from water up to 39 times of its own weight. Furthermore, the molecular dynamics (MD) simulation reveals that the combined effect of higher surface roughness, smaller diffusion coefficient of water molecules, and weaker electrostatic interactions between water and the surface jointly determines the superhydrophobicity of the prepared coating. This work deepens the understanding of the anti-wetting mechanism of superhydrophobic surfaces from the perspective of energetic and kinetic properties, thereby paving the way for the rational design of superhydrophobic materials and their large-scale applications.     

高温应用钼及钼合金表面改性研究进展

钼及钼合金因具有高熔点、高硬度、力学性能优异等优点,被广泛应用于军工、航空和航天等领域。但钼及钼合金在高温使用时存在抗氧化、抗烧蚀和耐磨损性能较差等缺陷,严重影响了钼及钼合金的高温使用性能。研究发现,通过表面改性能有效解决上述问题。首先提出了高温应用钼及钼合金表面改性涂层需满足的基本要求,系统地综述了改性涂层在改善高温应用钼及钼合金抗氧化、抗烧蚀和耐磨损性能方面的研究进展,介绍了常见改性涂层的制备方法,并指出了目前该研究领域存在的问题及今后的发展方向。     

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.     

Facile preparation and property analyses of L-CNC/SiO2-based composite superhydrophobic coating

In recent years, superhydrophobic coatings have received extensive attention due to their functions of waterproof, antifouling, self-cleaning, etc. However, wide applications of superhydrophobic coatings are still affected by their disadvantages of complex preparation, low mechanical properties, and poor ultraviolet (UV) resistance. In this study, cellulose nanocrystal containing a small amount of lignin (L-CNC)/SiO₂ composite particles were used as the main material, polydimethylsiloxane (PDMS) as the adhesive and perfluorooctyltrichlorosilane (FOTS) as the modifier to prepare superhydrophobic coatings by a one-step spray method. The resulted coating showed excellent superhydrophobicity (water contact angle (WCA) of 161° and slide angle (SA) of 7°) and high abrasion resistance (capable of withstanding 50 abrasion cycles under the load of 50 g). Moreover, it still maintained good superhydrophobicity after 5 h of exposure to the UV light (1000 W), displaying its good UV resistance. This study provides theoretical and technical reference for the simple preparation of organic‒inorganic composite superhydrophobic coatings with high abrasion resistance and good UV resistance, which is beneficial to improving the practicability and broadening the application scope of superhydrophobic coatings.     

Wettability control of ZnO nanoparticles for universal applications

Herein, a facile approach for the fabrication of a superhydrophobic nanocoating through a simple spin-coating and chemical modification is demonstrated. The resulting coated surface displayed a static water contact angle of 158° and contact angle hysteresis of 1°, showing excellent superhydrophobicity. The surface wettability could be modulated by the number of ZnO nanoparticle coating cycles, which in turn affected surface roughness. Because of its surface-independent characteristics, this method could be applicable to a wide range of substrates including metals, semiconductors, papers, cotton fabrics, and even flexible polymer substrates. This superhydrophobic surface showed high stability in thermal and dynamic conditions, which are essential elements for practical applications. Furthermore, the reversible switching of wetting behaviors from the superhydrophilic state to the superhydrophobic state was demonstrated using repeated chemical modification/heat treatment cycles of the coating films.     

海泡石超疏水复合涂层的制备和性能

在不同条件下在有机化改性的海泡石粉体悬浮液中加入表面活性剂进行偶联改性,然后进行超声、离心脱水、洗涤、干燥和研磨制得粉体,再使用无水乙醇和分散制成涂料,将涂料涂敷于载玻片表面制备出海泡石超疏水涂层。使用OCA 20接触角测试仪测试涂层与水的接触角(CA)和滚动角(SA),使用BRUKER-80v傅里叶红外光谱仪分析改性前后的粉体表面官能团的结构,用ESCALAB 250XI X射线光电子能谱仪分析改性前后粉体表面元素的状态变化,用Nova Nano SEM450扫描电镜和JEM-1230透射电镜观察改性前后的粉体的微观形貌,研究了海泡石超疏水复合涂层的性能。结果表明：当改性剂十六烷基三甲氧基硅烷添加量为0.8 mL、海泡石添加量为1.00 g、在0℃改性3 h时,涂层的接触角为157.2°,滚动角为10.5°。海泡石表面吸附二氧化硅颗粒后,构筑了表面粗糙结构并被十六烷基三甲氧基硅烷长链烷基接枝。涂层对水滴的粘附力随着水滴体积的增大先快速减小然后缓慢减小,涂层对水滴的粘附力较小,有助于水滴在涂层上滚动而使其具有良好的自清洁性能。