超疏水SiO_2/含氟聚合物复合材料的制备与表征

以乙烯基功能化的SiO2粒子(Vinyl-SiO2)为种子,苯乙烯(St)和甲基丙烯酸十三氟辛酯(FOMA)为共聚单体,通过乳液聚合法制备了SiO2/含氟聚合物(SiO2/PFS)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜等方法对产物的化学组成及形态进行了表征。结果表明,含氟聚合物成功接枝在SiO2粒子的表面,SiO2/PFS复合材料呈不规则的核壳结构。对SiO2/PFS复合材料进行水接触角测定,结果显示,FOMA的用量对SiO2/PFS复合材料的疏水性有较大的影响。当m(FOMA)/m(St)=0.3时,SiO2/PFS复合材料在1~14的pH范围内具有很好的化学稳定性,且接触角高达171°。     

相分离法制备多孔聚合物超疏水涂层EI北大核心CSCD

以1,4-丁二醇(BDO)和环己醇为致孔剂,甲基丙烯酸丁酯(BMA)为反应性单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行原位自由基聚合,利用相分离法制备了具有超疏水性能的多孔聚合物涂层。考察了EDMA和BDO用量对涂层性能的影响。通过接触角(CA)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对涂层的疏水性和结构进行了表征。结果表明,涂层的疏水性分别随着EDMA和BDO用量的增加先升高后下降,当ω(EDMA)=25%及ω(BDO)=25%时,涂层表面具有微/纳米复合结构,其静态水接触角(CA)和滚动角(SA)分别为153.8°和4°,不同pH条件下涂层均显示良好的耐酸碱盐效果。     

聚合物/疏水性SiO2超疏水复合涂层的制备及表征

使用低密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和疏水性SiO2为原料,通过简单的共混涂膜方法在玻璃基底上制得了具有超疏水性能的聚乙烯/疏水性SiO2和聚甲基丙烯酸甲酯/疏水性SiO2复合涂层;用接触角测量仪、扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪等分析手段对涂层的润湿性能、微观结构以及表面化学成分等进行了表征。结果表明,所制备的两种聚合物/疏水性SiO2复合涂层的静态水接触角都超过150°,滚动角低至3.0°。聚合物和疏水性SiO2共混涂膜后形成了类似于荷叶的微纳米二元结构,是其表面具有优异超疏水性能的主要原因。     

水溶性含氟聚合物杂化纳米SiO2制备超疏水材料及性能

为了减少有毒有机溶剂的使用,制备环境友好的水溶性超疏水材料。采用自由基聚合合成水性环氧树脂聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-无规-丙烯酸丁酯-无规-甲基丙烯酸羟乙酯(P(GMA-r-BA-r-HEMA)),经七氟丁酸(HFBA)与氨基纳米二氧化硅(SiO_2)杂化组装,以水为溶剂制备超疏水材料,在棉织物表面构筑超疏水表面。通过改变氨基纳米SiO_2的含量,探究棉织物的疏水性能和耐溶剂性能。研究结果表明,当接枝含氟量一定时,随着氨基纳米SiO_2含量的增加,超疏水处理棉织物的超疏水效果越好。经该超疏水材料浸渍改性的棉织物,有良好的疏液效果,水接触角为(150±2)°,耐久时间为83 min,具备很好的耐溶剂性,能耐受水洗涤、超声和NaCO_3溶液洗涤。     

纳米微结构涂层的制备及其超疏水性研究

通过简便的纳米粒子填充法制备超疏水表面,将SiO2纳米粒子与含氟丙烯酸酯聚合物按不同比例混溶制备出具有不同微结构的表面,并探讨了表面微结构对润湿性能的影响.接触角测试表明,随着SiO2纳米粒子含量的增加,涂层与水接触角逐渐增大,并且当SiO2与聚合物质量比＞1.2时发生突跃,显示出超疏水性质.采用X射线光电子能谱分析了涂层表面化学环境,通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、孔结构分析等方法观察和分析了不同SiO2纳米粒子含量时涂层表面微结构.研究结果表明,涂层表面润湿特性的变化主要归因于其表面微结构的不同.并通过粗糙表面润湿理论的Wenzel模型和Cassie模型解释了表面微结构对润湿性的影响及接触角的突跃现象.     

氟化聚乙烯醇/SiO_2超疏水薄膜的制备及性能

以亲水性高分子聚乙烯醇(PVA)为基体,二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒为无机填料,旋涂在玻璃表面后的PVA/SiO_2再经十七氟癸基三甲氧基硅烷(C_(13)H_(13)F_(17)O_3Si,FAS)修饰,制备了具有超疏水性能的PVA/SiO_2-FAS薄膜。考察了PVA与SiO_2复合的比例及FAS修饰对膜疏水性的影响。用傅里叶变换红外光谱、X射线能谱和扫描电子显微镜分别对超疏水表面进行了结构分析和形貌表征,用接触角测量仪观察了水滴在膜表面的润湿性。结果显示,当PVA/SiO_2体积比为1∶5时,氟化PVA/SiO_2膜表面具有较好的超疏水功能,静态接触角可达151.24°,滚动角约为4°。这主要是膜表面含有低表面能氟原子及具有纳米粗糙结构共同作用的结果。     

聚氨酯/SiO_2复合凝胶聚合物电解质的制备与性能EI北大核心CSCD

将聚氨酯(PU)与纳米SiO_2复合,采用相转移法制备了不同SiO_2含量的PU/SiO_2复合凝胶聚合物电解质。材料微观结构、热性能和电化学性能等测试结果表明,相转移法得到了多孔结构的聚合物膜,SiO_2颗粒较均匀地分散于PU基体中;随着SiO_2含量逐渐增加,电解质的吸液率和拉伸强度呈先上升后下降的趋势;差示扫描量热分析和热重分析测试结果表明,复合多孔电解质膜的玻璃化转变温度和热分解温度较纯PU有明显提高;SiO_2质量分数为5%时制备的PU/SiO_2复合多孔凝胶聚合物电解质综合性能最优,吸液率为163%,拉伸强度为5.45 MPa,5%分解温度高达324℃,20℃时离子电导率为3.02×10-3S/cm,电化学稳定窗口为5.32 V,显示了较好的应用前景。     

SiO_2-PTFE超疏水复合涂层的制备与分析

使用溶胶-凝胶法制备粒径均匀(250nm)、单分散性良好的纳米SiO2微粒,通过控制质量分数配比,将其水溶液与PTFE乳液混合成杂化乳液,后用旋涂法旋涂成膜,在380℃下进行热处理,得到表面形貌与荷叶相似微纳双层结构复合涂层。实验结果表明,用氟硅烷修饰表面后,涂层最高接触角达150.9°,滚动角为8°,具有较好的超疏水性能,且实验制作过程简单,成本低廉,具有一定的实用性。     

含氟丙烯酸酯乳液的制备及对棉织物的整理与应用EI北大核心CSCD

采用乳液聚合法合成了含氟丙烯酸酯乳液(FP),并结合溶胶凝胶法制得的SiO_2,通过浸渍-固化法涂覆到棉织物上,成功制备了具有超疏水性能的棉织物。利用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、粒度分析、差示扫描量热分析、热重分析及接触角(CA)等测试手段研究了高聚物的结构形貌和热稳定性,讨论了摩擦及皂洗对织物疏水性的影响,随后考察了织物在整理前后的防紫外性能、白度、透气性、折皱回复角及断裂强力等性能的变化。结果表明,FP及SiO_2/FP整理后的棉织物均具备超疏水能力,且SiO_2/FP整理织物(CA=157°)比FP整理织物(CA=153°)的疏水性好,说明硅溶胶先对棉纤维表面进行粗糙化处理再附载FP提高了其疏水性。经多次水洗或摩擦后织物仍能保持较好的疏水效果,而且整理前后棉织物物理力学性能变化不大,不会影响棉织物的服用性能。     

羟基硅油改性SiO2制备复合粒子及超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油的独特性质改性纳米SiO₂制备了一种具有纳米结构的弹性微米级复合SiO₂粒子,并用其与107硅橡胶复合制备出了超疏水涂层。探究了粒子用量对疏水性的影响。使用扫描电镜、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和热失重分析仪对改性后的粒子和超疏水涂层进行表征。结果表明：羟基硅油改性后的粒子与硅橡胶涂料相容性极好,由于粒子表面的硅氧烷分子链能与硅橡胶分子链缠结,且拥有多级粗糙结构的粒子能与固化后的硅橡胶树脂产生机械咬合,因此超疏水涂层拥有良好的机械性能。在40%含量时综合性能最好,疏水角为154.6°,能在500g负载下(约5.4kPa压强),在1000目砂纸上磨损6m仍具有良好的超疏水性。     

SBR-SiO2超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油(HSO)对白炭黑(SiO2)进行疏水改性,并用过氧化二异丙苯(DCP)对丁苯橡胶(SBR)胶浆进行适度交联,通过粒子填充法制备了超疏水SBR-SiO2涂层。研究了HSO、SiO2和DCP用量及交联条件对涂层成膜性能和润湿性能的影响,探讨了涂层热氧老化和紫外光老化过程中超疏水性能的变化。结果表明,当m(HSO)∶m(SiO2)=1∶1、HSO-SiO2用量为3.5g、DCP用量为0.25g、交联温度为155℃、交联时间为20min时,涂层成膜性能好,接触角为157.0°,且热氧老化和紫外光老化后仍保持较好的超疏水性。扫描电镜照片表明涂层具有微纳米多尺度粗糙结构。     

用于棉织物表面超疏水的生物蜡乳液制备与性能表征EI北大核心CSCD

对比研究了棕榈蜡与聚乙烯蜡的乳化性能,确定了最佳的乳化方案并将其应用于棉织物上以改善棉织物的微观结构,从而实现棉织物表面的超疏水化,研究了其对于棉织物多方面性能的影响。结果表明,当棕榈蜡质量分数为10%,乳化剂质量分数为1.5%,转速为500 r/min时可以制得乳化效果最佳且粒径最小的棕榈蜡乳液。将正硅酸四乙酯(TEOS)处理后的棉织物在棕榈蜡乳液和聚乙烯蜡乳液复配液中浸渍处理后,棉织物表面可形成一层包覆层,疏水角可达到155.89°,实现对棉织物的超疏水效果。经过整理的棉织物透气率略有下降,耐静水压性能稍有增加,热稳定性能测试中整理布样质量减少最多,经向断裂强力由未整理前的252 N升高到397 N,整理后棉织物经500次摩擦之后接触角下降1.9%左右,比原棉织物摩擦耐久性有所增强。     

等离子喷涂制备超疏水表面研究进展EI北大核心

超疏水表面在自清洁、油水分离、水下减阻等方面具有巨大的应用价值。传统制备超疏水表面的方法往往工艺复杂、操作难度大、效率低下。等离子喷涂是一种常见的表面改性技术,利用等离子喷涂制备超疏水表面具有制备工艺简单、制备效率高的特点。本文综述了近年来利用等离子喷涂法制备超疏水表面的研究进展。首先介绍了超疏水表面和等离子喷涂技术的基本原理;然后,总结了大气等离子喷涂和液相等离子喷涂两种方法制备超疏水表面的工艺演变过程,阐述了两种方法的制备特点;最后,指出等离子喷涂法制备超疏水表面具有操作简单、成本低、制备性能优异等优点,但也面临着工艺参数探索复杂、性能与制备效率之间难以平衡等挑战。本文期望能在航空航天、海洋科学、军事装备涉及的关键零部件表面改性方面提供一定的参考价值。     

形状记忆聚合物复合材料的研究进展EI北大核心CSCD

形状记忆聚合物复合材料已成为形状记忆材料的研究热点和重点,文中针对近年来形状记忆聚合物复合材料的最新研究进行了综述。分别对颗粒增强、纤维增强和颗粒纤维混合3类增强材料制备的形状记忆聚合物复合材料的结构与性能特点进行了分析和评述;着重阐述了形状记忆聚合物复合材料形状记忆效应的机理以及影响形状记忆行为的因素;分析了形状记忆聚合物复合材料研究中存在的问题,同时对形状记忆聚合物复合材料的应用前景进行了展望。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备EI北大核心CSCD

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

纳米α-Fe_2O_3/SiO_2复合材料的制备及磁性能EI北大核心

以正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇(Eth)、Fe(NO3)3.9H2O和盐酸(HCl)为原料,采用溶胶-凝胶方法制备了纳米-αFe2O3/SiO2复合材料。同时研究了热处理温度以及Fe2O3浓度对纳米复合材料-αFe2O3/SiO2的形成及磁性能的影响。结果表明:纳米-αFe2O3/SiO2复合材料最佳热处理温度为700℃左右,Fe2O3最佳浓度为40%(质量分数)左右,相应的纳米-αFe2O3/SiO2复合材料的磁性能也是最佳的。     

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。     

超疏水防腐蚀涂层的研究进展EI北大核心CSCD

材料腐蚀给社会带来了严重的经济及安全问题,超疏水涂层因其表面的特殊结构在防腐蚀方面有着巨大的潜在价值.本文综述了几种超疏水理论模型的建立和发展,分析了超疏水涂层应用于防腐蚀方面的理论依据及存在的问题,并对水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法等几种常用的超疏水涂层制备的方法进行了总结.超疏水涂层大规模应用于腐蚀防护领域在理论上还需要深入地研究涂层的腐蚀防护行为,在制备上还需要简化工艺,降低成本,提高涂层力学稳定性以及水滴在涂层表面状态的可控转变.     

热压工艺制备聚合物基超疏水材料研究进展

超疏水材料的制备与应用是功能材料领域的一个重要研究方向,本文介绍了近年来国内外有关热压法制备聚合物基超疏水材料的研究进展,包括各种热压成形工艺以及所制备的聚合物基超疏水材料在自清洁、油水分离、防冰、导电等领域的应用。     

激光微加工技术制备浸润性可控聚四氟乙烯超疏水表面EI北大核心CSCD

使用CO_2激光器对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行微加工,通过设计需要加工的图案,对加工间距、功率和加工次数等参数的控制,能获得浸润性可控的超疏水表面。扫描电子显微镜和接触角测量用于表征表面形貌结构和润湿性。研究了激光不同加工间距、不同加工功率及不同加工次数对表面浸润性和表面形貌的影响。结果表明,制备的超疏水表面各向异性程度随着条纹间距的增大而增大,使用不同的功率加工5次可实现相同的各向同性结构,相同条件下加工4次可以实现各向异性向各向同性的转变。CO_2激光微加工技术可用于大规模加工制备超疏水表面,进而用于微流控器件、定向集水及减阻、实验室芯片系统等领域。