超疏水低发射率PDMS改性环氧树脂/Al复合涂层的制备及性能表征

以片状Al粉为功能颜料，纳米SiO₂为微纳结构改性剂，聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为黏合剂，采用简单的玻璃棒刮涂法制备了一种同时具有超疏水和低红外发射率性能的复合涂层。探讨了PDMS和HYSZ质量比、总填料添加量及片状Al粉和纳米SiO₂质量比对涂层性能的影响规律。结果表明：PDMS和HYSZ质量比对涂层附着力和疏水性能具有重要影响，当质量比为1∶9时，涂层具备良好的疏水性能，其附着力可达1级。总填料添加量对涂层性能影响明显，随着总填料添加量的增加，涂层发射率和光泽度可明显降低。当总填料添加量为50%时，涂层表面可产生明显的乳突状微纳粗糙结构，从而可明显提升涂层的疏水性能。片状Al粉和纳米SiO₂质量比会明显影响涂层的发射率和疏水性能，当质量比为5∶5时，涂层可具备良好的综合性能。此时涂层发射率可低至0.652,光泽度和附着力分别为2.7和1级，水接触角和滚动角分别为152°和8°。通过适当降低涂层表面能及在涂层表面构筑微纳粗糙结构可实现涂层超疏水、低发射率和高附着力的兼容。     

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。     

疏水型近红外低反射与8～14μm低发射率兼容涂层的制备及性能表征

以纳米SiO_2为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为树脂基体、Al粉和Sm_2O_3为功能颜料,采用刮涂法制备得到了具有良好疏水特性的PDMS/Al-Sm_2O_3复合涂层。分析探讨了PDMS和颜料配比、纳米SiO_2添加量对涂层性能的影响规律。结果表明,PDMS和颜料配比对涂层性能具有重要影响,当涂层中PDMS和颜料配比为6∶4时,涂层的发射率和1.06μm近红外反射率分别为0.502和60.2%,同时涂层的水接触角可达到124°,要明显高于传统聚氨酯基近红外低反射与8～14μm低发射率兼容涂层。在涂层配方中添加纳米SiO_2可通过增加涂层的粗糙度而明显增强PDMS/Al-Sm_2O_3复合涂层的疏水特性,当纳米SiO_2添加量为8%时,涂层的水接触角可增大到138°,涂层的发射率和1.06μm近红外反射率仍可低至0.524和55.2%。     

高稳定性超疏水水泥基材料涂层制备及性能研究

通过改性铜网复刻和SiO₂相结合共同作用构建水泥基材料微纳米粗糙表面,并采用十八胺接枝腐殖酸作为低表面能物质修饰该表面制备出高稳定性超疏水水泥基材料涂层。研究了涂层中掺入不同浓度SiO₂及改性铜网复刻对其疏水性能的影响,并测定出SiO₂掺入最佳浓度。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对水泥基材料表面形貌结构及键合情况进行了表征,同时对超疏水水泥基材料的吸水性和涂层稳定性进行综合评估。结果表明,当SiO₂浓度为2.5%时,采用浸渍法处理改性铜网复刻过的水泥基材料表面接触角达到峰值158.6°,滚动角低至5.5°;吸水量下降73.5%。此后,经过反复30次胶带剥离表面测试以及刀刮测试涂层仍保持超疏水状态(接触角为150.2°,滚动角为8.2°),证实了该方法处理的涂层表面具有超疏水性以及良好的稳定性。     

Al-Sm2O3/聚氨酯复合涂层的近红外低反射与8~14 μm低发射率性能

以Al粉与Sm₂O₃为复合颜料,聚氨酯（PU）为黏合剂,制备了Al-Sm₂O₃/PU复合涂层。系统研究了涂层的微结构、红外发射率、近红外反射性能及力学性能。研究结果表明：Sm₂O₃的存在可有效降低涂层对1.06 μm近红外光的反射率,Al粉的存在可有效降低涂层在8~14 μm波段的红外发射率。通过调节Al粉与Sm₂O₃质量比,涂层在8~14 μm波段的红外发射率可在0.556~0.834范围内调节,涂层对1.06 μm近红外光的反射率可在35.1%~57.7%范围内调节。所制备Al-Sm₂O₃/PU涂层具备优良的力学性能,在不同Al-Sm₂O₃质量比下,其附着力与耐冲击强度分别可达到1级和50 kg·cm。Al-Sm₂O₃/PU复合涂层有望成为一种新型的具备低近红外光反射率与优良力学性能的低红外发射率涂层材料。     

SiO2或TiO2纳米粒子/含氟聚丙烯酸酯复合涂层的制备及其防腐蚀性能

通过在含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中添加固体纳米粒子,经涂覆热固化后得到了厚度约为1 μm的SiO₂或TiO₂纳米粒子/PFHI复合涂层,考察了SiO₂或TiO₂两种纳米粒子质量分数对复合涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试研究了复合涂层在3.5wt% NaCl溶液中的电化学防腐蚀性能,并运用XPS、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、TG-DTA、SEM、光学接触角(OCA)手段对复合涂层进行表征。结果表明,添加SiO₂或TiO₂纳米粒子均可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,SiO₂与PFHI质量比为0.3的SiO₂/PFHI复合涂层电荷转移阻抗值R_ct与PFHI涂层相比上升了2个数量级。SiO₂或TiO₂纳米粒子增大了涂层表面粗糙度,与PFHI紧密结合形成致密的复合涂层,提高了涂层的疏水性和致密性,从而改善了涂层的抗腐蚀性能。      

低红外发射率水性聚氨酯/青铜复合涂层的制备及性能表征

为改善传统低红外发射率聚氨酯(PU)/青铜复合涂层的环保性能,以自制水性聚氨酯(WPU)为黏合剂,片状青铜粉为功能颜料,采用简单的刮涂法制备了具有低发射率、低光泽特性和良好力学性能的绿色环保型WPU/青铜复合涂层;系统地研究了固化温度、青铜粉添加量及交联剂对涂层性能的影响规律。结果表明:该涂层的发射率和光泽度均随着固化温度的升高而逐渐降低,较高的固化温度有利于实现涂层的低发射率和低光泽特性;随着青铜粉添加量的增加,涂层发射率呈先降低后升高的趋势,涂层光泽度呈逐渐降低并趋于稳定的变化规律;水性交联剂的使用可明显提高涂层的硬度,当交联剂添加量为3%(质量分数)时,涂层具有良好的综合性能,发射率和光泽度可分别低至0.269和6.4,硬度、附着力和耐冲击强度可分别达到3H、1级和500N·cm。     

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。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

近红外反射超疏水黄色涂层的制备和性能

将钛铬棕粉末(TCB)、金红石型二氧化钛(TiO₂)、疏水纳米二氧化硅(SiO₂)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液混合,一步刷涂制备出超疏水黄色涂层,系统地研究了涂层的表面润湿性、疏水稳定性、耐紫外线老化性能、自清洁性能、以及近红外反射性能。结果表明,这种涂层的水接触角(CA)和滚动角(SA)分别为155.2°和5.4°;涂层在1.0 kPa的压力下经过2 m距离的砂纸磨损后和5 L的水流冲击后依然保持优异的疏水性,其附着力和硬度分别达到2级和6B等级;不同pH值的溶液在涂层表面都具有超疏水效果并具有化学稳定性;用紫外线照射240 h后涂层表面仍然保持极强的疏水性,表明其具有耐紫外线老化性能;涂层表面具有优异的自清洁性能,污染物极易地被水滴带走;涂层的近红外反射率和太阳反射率分别达到0.858和0.672,对普通水泥板具有明显的降温效果,在户外暴露和水流冲击后仍保持较高的反射率。     

含氟聚芳醚酮超疏水涂层及其性能

使用由双酚AF和4,4-二氟二苯甲酮缩聚而得的含氟聚芳醚酮(FPAEK)为树脂基体,以疏水气相SiO₂和碳纳米管(CNT)为无机掺杂纳米粒子,采用一步喷涂法在铝板表面制备了一种SiO₂-CNT/FPAEK超疏水涂层。研究发现,当SiO₂和CNT掺杂量都为1wt%时,所得涂层的超疏水性能最好,其水接触角W_CA可达到167°,滚动角S_A为3°。该涂层的玻璃转化温度和初始分解温度分别达到170℃和480℃,热稳定性优异。将该涂层分别在pH=1的HCl溶液、pH=13的NaOH溶液和质量分数为3.5wt%的NaCl溶液中浸泡13天,W_CA都维持在150°以上,说明具有较好的化学稳定性。经过80个摩擦循环测试后,该涂层的W_CA还维持在151°,说明具有较好的机械稳定性。电化学测试表明,该涂层可以将马口铁的腐蚀电压E_corr从?0.538 V提高到?0.112 V,而腐蚀电流J_corr从2.105×10?5 A下降到1.94×10?7 A,说明具有优异的防腐蚀性能。此外,将基底换成常见的铁板、水泥板、玻璃板和聚乙烯塑料板,同样获得了超疏水涂层。涂层表面的污染物可以被自由滚落的水珠轻易带走,表明涂层具有良好的自清洁性能。可见,所得SiO₂-CNT/FPAEK超疏水涂层具有广阔的应用前景。      

磷酸铝基耐温高发射率涂料的制备及应用

以Al(H₂PO₄)₃为粘结剂，SiC、SiO₂为高发射率填料，Al₂O₃为耐磨填料，CrO₃为稳定剂，制备了耐温高发射率涂料。测试了所制备涂层的发射率、耐热性、耐磨性、附着力，抗冲击性和散热性，分析了填料粒径和含量对涂层发射率和力学性能的影响。结果表明，原料粒径影响涂层孔隙率，而孔隙率是影响发射率和涂层力学性能的关键，多种原料中，SiC粒径增加有利于孔隙率增加，SiO₂和Al₂O₃的粒径增加则会提升涂层致密度降低孔隙率。最终优化的涂层，SiC含量为16.7%,SiO₂含量为1.7%,Al₂O₃含量3.3%时，波长3～14μm的发射率均值大于0.9,耐磨性能达到3.8 L/μm,附着力为0级，抗冲击性为35 cm,涂层样品在500℃保温6 h后无开裂，不脱落，同时其散热能力达到基材的2倍。     

镁合金基底超疏水涂层的制备及其防污防腐性能研究

为延长镁合金的使用寿命,使用喷涂法在AZ31b镁合金基体上制备出稳定的超疏水涂层。首先在基体表面涂覆环氧树脂粘结层,向其喷涂微米SiO₂颗粒,以构建微米级框架,紧接着喷涂纳米聚四氟乙烯颗粒,以提供疏水性粒子。所制备的超疏水涂层接触角约为157.40°,滚动角仅为2°。试验结果表明：该超疏水涂层具有优异的化学与机械稳定性,良好的耐腐蚀性能以及自清洁、防污特性。     

蜡质超疏水涂层的制备及其防粘附应用

在棕榈蜡/乙酸乙酯悬浊液中超声分散疏水性纳米二氧化硅制备蜡质超疏水涂料,用浸渍提拉法在玻璃片表面制备超疏水涂层。单因素实验考察棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度、疏水性纳米二氧化硅的添加量和干燥方式对疏水性能的影响,分析不同因素情况下的接触角、滚动角和防粘附性能。结果表明棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度为4g/100mL,纳米二氧化硅添加量占棕榈蜡质量的1/2,室温中自然干燥,涂层疏水性效果最佳,此条件下制备的超疏水涂层的接触角为150.60°,滚动角为6°。该涂层适用于不同的基材(如玻璃片、PE膜、BOPP膜的铝塑复合膜)。通过对酸奶粘附性的试验,发现涂层在各种基材表面表现出良好的防粘附性能,酸奶可在其上自由滚动。用热封时间作为指标,测试施加涂层后的热封性能,结果表明,涂层的施加不影响铝塑复合膜等耐高温材料的热封性。     

环氧树脂/SiO2纳米颗粒复合超疏水表面的制备

利用环氧树脂和纳米SiO₂混合溶液在玻璃基材进行表面成膜,对得到的微米级粗糙结构进行氟硅烷修饰,制备得到具有超疏水性复合膜层。采用扫描电镜、接触角测量仪、高速摄影系统和紫外-可见光谱分析仪进行形貌表征、润湿性表征和膜层透光率测量。结果表明,环氧树脂与纳米颗粒构建的粗糙结构对超疏水表面的构建起到重要作用,该膜层呈现低黏附、低滚动角性能;复合膜层的接触角随SiO₂含量的提高逐渐增大至趋于稳定;复合膜层透光率随SiO₂含量的提高呈现下降趋势,制备膜层的透光率均在75%以上。     

高透光纳米SiO2/碱性有机硅低聚物复合自清洁涂层的制备

制备了一种具备高透光性的SiO₂/碱性有机硅低聚物超疏水复合自清洁涂层。首先以正硅酸乙酯(TEOS)为原料、全氟癸基三甲基氧硅烷(PFDT)为改性剂,通过Stober法得到SiO₂改性粒子溶液,然后以TEOS与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)为预聚物、PFDT为改性剂,在碱性条件下制备出改性的机硅低聚物溶液。将改性的SiO₂溶液与改性的碱性有机硅低聚物溶液按比例混合,最后将混合溶液喷涂于载玻片上,室温下静置6h得到透明超疏水自清洁涂层。探究了有机硅低聚物中TEOS、KH560以及氨水的量对复合涂层的影响。结果表明：当氨水、TEOS、KH560的量分别为1mL、6mL、0.4g, SiO₂改性溶液与碱性有机硅低聚物量的比值为2∶1时,涂层的接触角达到150°,透光率为91%,附着力为1级。涂层具有良好的自清洁性能,在经过300℃的高温加热后仍保持其疏水性。涂层制备工艺简单,适用于大规模工业生产。     

多功能CeO2/纤维素纳米纤维复合超疏水涂层的制备与性能

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注，超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO₃)₃·6H₂O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO₂)，通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水改性，喷涂构筑得到超疏水涂层。探讨了CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS不同质量比对超疏水涂层形貌和疏水性能的影响。结果表明：CNFs和Ce(NO₃)₃·6H₂O质量比为1∶5和1∶7涂层具有实现超疏水特性的微/纳结构，其中CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS质量比为1∶5∶10涂层接触角为(159.7±1.1)°，滚动角为(5.7±1.8)°，经过150°C高温处理3 h和UV照射36 h后接触角仍大于150°，同时具有良好的p H稳定性和一定的力学...     

船体用钢板基底超疏水表面的制备和性能

采用激光加工技术构建微米级的表面微结构,将SiO₂纳米粒子均匀分散在低表面能含氟聚合物中形成聚合物基纳米复合材料,并将其涂覆在表面微结构上构建微纳双层仿生结构,获得了超疏水船体钢板表面。用光学显微镜、扫描电镜和x射线光电子能谱等手段表征其形貌和表面元素,用接触角测量仪测量了表面接触角。结果表明,与具有单一的微米或纳米结构的表面相比较,具有微纳双层结构的表面可以获得更大的接触角。接触角与纳米SiO₂浓度有关,浓度越高,接触角越大。当SiO₂的浓度为0.167mol/L,接触角可达168 2°。单一微米结构和纳米结构的表面符合Wenzel模型,即使将表面竖直放置,液滴仍不会滚落。微纳双层结构的表面符合Cassie模型,具有大的接触角和小的滚动角,且滚动角随SiO₂浓度的增大而减小。当SiO₂的浓度为0.167mol/L,滚动角仅为0.29°     

二氧化硅/玻璃鳞片协同增强的环氧树脂耐磨性研究

以环氧树脂(EP)为基体，通过添加玻璃鳞片(GF)和改性纳米SiO₂制备了SiO₂/GF/EP复合涂料，考察了纳米SiO₂添加量对复合涂料性能的影响，通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对涂层的结构和断面形貌进行了表征。结果表明：利用硅烷偶联剂对纳米SiO₂进行改性处理，在其表面引入了可与环氧基团反应的氨基基团；当纳米SiO₂添加量为5%(质量分数)、GF添加量为30%(质量分数)时，复合涂层的硬度比纯EP提高了57.7%,磨损失重和摩擦系数比纯EP减小了57.0%、49.3%;改性纳米SiO₂和GF与EP基体界面相容性良好，与纯EP相比，SiO₂/GF/EP复合涂层的韧性和致密性明显提高。     

Vi-PDMS/S-SiO2超疏水聚酯纤维织物的制备及性能研究

目的 基于普通织物材料防水性较差的问题,制备一种具有超疏水涂层的聚酯纤维织物,并对其性能进行研究。方法 以聚酯纤维织物为基材,基于紫外光固化技术通过浸涂法,使用商用气相纳米SiO₂颗粒(S-SiO₂)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)在织物表面构筑微纳粗糙结构,获得超疏水的织物。采用扫描电子显微镜、水接触角测量仪对其微观结构和疏水性能进行表征,并通过机械摩擦实验对其超疏水稳定性进行考察。结果 当Vi-PDMS和S-SiO₂质量比为1∶4时,选择交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)制备的聚酯纤维织物表面的水接触角可达到151°,滚动角可达9°;且经过40次循环摩擦后,其表面水接触角仍大于140°,具有一定的耐磨性。结论 基于紫外光固化技术,采用操作简便的浸涂法制备的聚酯纤维织物具有优异的超疏水性能和一定的耐磨性,为织物超疏水性能研究提供参考,有望应用于超疏水聚酯纤维织物领域。