氧化锌/硅橡胶复合超疏水表面的制备及其自清洁性能

使用正十二硫醇对氧化锌粉末进行疏水改性。采用简单的表面撒粉法将疏水改性的氧化锌粉末与硅橡胶复合制备了氧化锌/硅橡胶超疏水复合材料;采用红外吸收光谱、接触角测试仪和扫描电子显微镜对材料的表面特性进行了表征。结果表明:氧化锌/硅橡胶复合材料表面的接触角为165.6±3.2°,滚动角为8.7±2.1°,并且具有良好的机械稳定性。另外氧化锌/硅橡胶复合材料表面具有自清洁性能,在水滴冲洗下能够保持表面完全清洁。     

润湿性能对GF/EP复合材料表面摩擦磨损及微生物黏附行为的研究

通过对玻璃纤维(GF)/环氧树脂(EP)(GF/EP)复合材料的设计与加工,制得具有不同润湿性能表面的GF/EP复合材料。结果表明:可以通过对GF/EP复合材料表面微观结构及表面化学成分的调控来实现GF/EP复合材料表面的亲水、疏水及超疏水性能,GF/EP复合材料超疏水表面的摩擦系数为0.08,磨损量为0.12%;相比GF/EP复合材料亲水表面来说,绿脓杆菌在GF/EP复合材料超疏水表面的黏附量下降了20%左右,白色念珠菌下降了80%左右。     

PTFE复合涂层的摩擦学性能及疏水性能研究现状

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能,以及优异的高低温稳定性和化学稳定性。此外,PTFE还具有优异的超疏水性能,人工制备的超疏水表面在诸多领域有着广阔的应用前景,但单一的PTFE硬度较低、耐磨性差。本文综述了国内外近些年使用碳材料或聚合物对PTFE进行填充改性,并利用表面工程技术制备复合涂层以改善摩擦学性能及疏水性能方面的研究进展,并对未来PTFE复合涂层的研究方向进行了展望。     

超疏水复合涂层的制备和性能研究

采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备了双层Al_2O_3/PTFE复合涂层和单层Al_2O_3-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微观形貌、相组成、粗糙度、硬度、疏水性能以及耐磨性能。评价复合涂层的性能并进而研究了Al_2O_3陶瓷作为粘结层和硬质颗粒填充相以及工艺参数对复合涂层的疏水性能和耐磨性能的影响。结果表明:无论Al_2O_3陶瓷作为粘结层还是硬质填充相添加到涂层中,都显著提高了单一PTFE涂层的摩擦学性能。Al_2O_3-PTFE复合涂层的耐磨性能优于Al_2O_3/PTFE复合涂层,两复合涂层的磨损率和摩擦系数依次为2.84×10~(-5)mm~3/N·m、9.97×10~(-5)mm~3/N·m和0.51、0.38;复合涂层的表面都具有良好的疏水性能,与水的静态接触角分别为155.4°和148.9°。良好的疏水性能源于表面粗糙的微纳米级突起结构和表面存在密集分布的低表面能氟化物的协同作用。进行摩擦磨损试验后表面的突起结构受到一定的破坏,涂层的疏水性能有所下降,但是Al_2O_3/PTFE复合涂层仍然具有超疏水性。     

PEEK与纳米SiO_2填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

通过机械共混、冷压成型、烧结的方法制备聚醚醚酮(PEEK)与纳米Si O2颗粒共同填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料试样。利用MRH-3型环-块摩擦磨损实验机对不同配方比例的复合材料在不同实验条件下进行摩擦学性能实验。利用扫描电镜对试样磨损后的摩擦表面形貌和钢环表面的转移膜进行观察和分析。结果表明,填充5%PEEK的PTFE复合材料的摩擦系数达到最低值;10%PEEK/PTFE复合材料中添加不同体积比的纳米Si O2填料可以显著地降低材料的体积磨损率,其中5%Nano-Si O2/10%PEEK/PTFE复合材料的体积磨损率最小;载荷和速度的变化对Nano-Si O2/PEEK/PTFE复合材料的摩擦磨损性能的影响显著,而环境温度的变化对该复合材料的摩擦系数与磨损率的影响不明显。     

一种提高超疏水木材机械稳定性的方法

超疏水表面稳定性、耐久性的提升,对于其是否能达到商业应用的要求有着至关重要的作用。本文将聚乙烯醇(PVA)与二氧化硅(SiO2)复合,通过滴涂法在木材表面形成一层有机-无机复合薄膜,之后对薄膜进行疏水改性,制得了一种机械稳健性较好的超疏水木材。所制得的木材有很好的防水性、较低的滚动角和较好的机械稳定性。     

疏水二氧化硅/聚苯乙烯超疏水复合涂层的简易制备及其防沾污性研究

采用喷枪及家用简易喷雾器在含有聚乙烯(PE)膜的纸张表面制备了含疏水二氧化硅纳米颗粒和聚苯乙烯的超疏水复合涂层。随着疏水二氧化硅纳米颗粒含量的增加,表面逐渐被二氧化硅颗粒覆盖,并且形成微纳米孔洞结构,达到超疏水性,并具有良好的耐粘附稳定性,水、牛奶和橙汁等液滴可从这些超疏水表面滚落而不残留,具有良好的防沾污能力。     

SiO_2/PDMS复合透明超疏水涂层的制备与性能研究

使用十八烷基三氯硅烷对纳米SiO_2原料进行了表面疏水改性,然后采用二步旋涂法在玻璃基片上制备了SiO_2/聚二甲基硅氧烷(SiO_2/PDMS)复合透明超疏水涂层。结果表明:纳米SiO_2及其团聚体镶嵌在硅橡胶基体表面形成粗糙结构,SiO_2/PDMS复合材料表面水接触角高达164.5°,水滚动角为4.7°;另外,SiO_2/PDMS复合材料在350~800nm波长范围其透光率大于75%,具有较高的透明性。     

碳包覆纳米铜颗粒/硫化硅橡胶导热复合材料的制备及性能

选用实验室自制的碳包覆纳米铜颗粒(Cu@C)为导热填料,以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基体,采用机械共混法制备了碳包覆纳米铜颗粒/室温硫化(Cu@C/RTV)硅橡胶导热复合材料。通过透射电子显微镜、BET法、热导率测试仪、热重分析仪、万能材料试验机及邵氏硬度计等方法和手段,完成Cu@C纳米颗粒填料的微观形貌分析和比表面积测定,并研究了Cu@C填料在低填充量下(30%)(质量分数,下同)对于Cu@C/RTV硅橡胶导复合材料热导率、热稳定性及力学性能的影响。结果表明,Cu@C纳米颗粒为球形、包覆型核壳结构,平均粒径在50 nm左右,其比表面积为69.66 m2/g。Cu@C/RTV硅橡胶导热复合材料的热导率随着Cu@C纳米颗粒填充量的增加而增大;填充量为30%时,复合材料的热导率可达2.41 W/m K;加入Cu@C纳米颗粒填料能够将RTV硅橡胶的热分解起始温度提高到422℃,并延缓其最终分解温度至625℃;随着Cu@C/RTV硅橡胶导热复合材料中Cu@C纳米颗粒填充量的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率呈下降趋势,而100%定伸应力和硬度则呈增大趋势。     

超疏水SiO2/PS 薄膜于木材表面的构建

通过溶胶-凝胶法一步合成疏水性且具备独特形貌的二氧化硅粒子,联合聚苯乙烯以滴涂的方式于木材表面仿生合成了稳定性超疏水薄膜。经处理后的木材表面与水的静态接触角为153°,滚动角小于5°。通过扫描电子显微镜照片观察到该复合涂层拥有微米/亚微米的二维等级粗糙结构,该结构协同低表面能物质共同决定超疏水性木材的成功制得。此外,进一步研究了超疏水性木材表面的稳定性和耐久性。结果表明,该超疏水性木材于水、腐蚀性液体(酸液/碱液)、常见有机溶剂中以及一些常见条件下仍保留超疏水特性,为未来木材材料的应用领域扩展提供了有利条件。     

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。     

数值模拟填料含量对Cu/PTFE复合材料摩擦性能的影响

为了探讨填料含量对Cu/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损的影响,运用二维颗粒流程序(PFC2D)对PTFE基复合材料在不同含量的Cu颗粒填充条件下与45#钢的摩擦磨损过程进行数值模拟分析,主要研究了Cu/PTFE复合材料的摩擦转移及磨损问题。模拟结果表明:Cu/PTFE复合材料与45#钢组成摩擦副时,会在45#钢表面形成一层转移颗粒层,转移颗粒层的形成能够有效地降低PTFE基复合材料的磨损。Cu颗粒的添加一方面可以通过自身转移的"钉扎"作用促进转移颗粒层的形成,另一方面由于提高了复合材料的整体强度,又对转移颗粒层的形成产生了一定的抑制作用。所以添加适量的Cu有利于转移颗粒层的形成,但Cu含量过高时其作用又会降低。Cu颗粒的加入降低了PTFE基复合材料的磨损量,且随着Cu含量的增加减磨效果增强。在Cu颗粒的质量分数为50%时,PTFE基复合材料的磨损颗粒数较纯PTFE的减少了近一半。     

PDMS/PTFE杂合固化制备自清洁超疏水涂层

以正硅酸乙酯(TEOS)为交联剂、二月桂酸二正辛基锡(DOTDL)为催化剂,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚四氟乙烯(PTFE)超细粉杂合固化在玻璃基体上制得具有一定透明度的自清洁超疏水涂层。使用接触角测量仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪对表面浸润性、形貌及结构进行表征,讨论了PTFE超细粉加入量对表面结构和浸润性的影响,探究了涂层的自清洁性能。制得的超疏水表面静态接触角最高达169.83°,滚动角2~3°,具有很好的超疏水性、低粘附力及自清洁性能。     

复配稀土改性剂对MGF/PTFE复合材料性能的影响

采用稀土改性剂(RES)与硅烷偶联剂(PTMS)按不同组分配比对磨碎玻璃纤维(MGF)表面进行改性处理,将改性后的磨碎玻璃纤维粉末与聚四氟乙烯分散液机械混合,然后热压制得复合材料。探讨了复配稀土改性剂对MGF/PTFE复合材料介电性能、热膨胀系数(CTE)、热导率的影响。采用FTIR手段对稀土改性剂未改性的磨碎玻璃纤维和改性后的磨碎玻璃纤维的结构进行了测试,并用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断口形貌进行分析。结果表明,复配改性剂能很好地促进MGF与PTFE之间的界面粘结,提高MGF/PTFE复合材料的性能。当RES、PTMS的含量分别为0.3%(质量分数)、1.7%(质量分数)时,MGF/PTFE复合材料的性能最好。     

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。     

基于共凝聚PTFE/炭黑粒子复合材料的制备和性能

在不使用凝聚剂的情况下采用下压式机械搅拌方式使聚四氟乙烯(PTFE)乳液和炭黑(CB)共凝聚,得到颗粒大小均匀的PTFE/CB粒子,然后用冷压成型和高温烧结工艺制备PTFE/CB复合材料,研究了烧结温度和CB含量对PTFE/CB复合材料的力学性能、导电性能和结晶度的影响。结果表明,烧结温度为390oC时复合材料中形成了均匀分布的微纤结构,力学性能最好;CB的填充明显提高了PTFE的力学性能和导电性能,当CB含量(质量分数)为2%时复合材料的力学性能最佳,拉伸强度从19.1 MPa增加至27.3 MPa,断裂伸长率从420%增加到525%。CB含量提高到3%的PTFE/CB复合材料结晶度最大,且CB在PTFE基体中形成了导电网络,电导率出现"逾渗",PTFE/CB复合材料具有抗静电性能。     

纳米ZrO_2和聚醚醚酮填充聚四氟乙烯的摩擦学性能基于环-块摩擦模型的演变过程

用不同体积分数的纳米ZrO_2和聚醚醚酮(PEEK)颗粒填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。使用环-块摩擦磨损试验机测试PTFE复合材料在滑动速度为2 m/s、载荷为200 N的试验条件下的摩擦学性能。获取不同阶段摩擦学性能的数据,计算出在整个试验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜观察不同试验阶段对偶钢环表面形貌的变化图像并进行分析。利用仿真模拟软件(ABAQUS)对摩擦过程中PTFE复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明,纳米ZrO_2和PEEK颗粒可以协同改善PTFE复合材料的摩擦学性能。特别是添加8%的纳米ZrO_2和20%的PEEK能使PTFE复合材料同时获得最佳的耐磨性(1.29×10~(-6) mm~3/Nm)和较低的摩擦系数。在摩擦试验的后期PTFE复合材料的瞬时磨损率突然急剧上升。根据瞬时磨损率、磨损表面、转移膜形貌和磨屑形态特征的变化规律,将整个磨损过程分为3个阶段(低磨损阶段、过渡磨损阶段和严重磨损阶段)。     

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。     

PTFE平板微孔膜的超疏水改性研究

通过溶胶凝胶法在聚四氟乙烯(PTFE)平板微孔膜表面形成Si O2微纳米粒子,再采用全氟癸基三甲氧硅烷(FAS-17)对其进行修饰,获得超疏水表面的PTFE平板微孔膜。考察了正硅酸乙酯(TEOS)和三甲基三乙氧基硅烷(MTES)配比、FAS-17浓度等对平板膜疏水性和微孔结构的影响,并研究了其膜蒸馏性能。结果表明,改性后Si O2纳米粒子可均匀附着和内嵌在膜的原纤-结点网络结构内;当MTES/TEOS的比例和FAS-17浓度增大时,膜表面静态接触角(WCA)先增加后减小,膜孔径和孔隙率也随之减小;当MTES/TEOS的比例为1∶1,FAS-17浓度为4%(质量分数)时,改性膜的WCA达到154°,滚动角(RA)为8°,达到超疏水效果;由于超疏水作用,改性膜在膜蒸馏运行过程中膜污染程度降低,产水通量恒定在3.65 kg/h·m2左右,脱盐率保持99.8%以上。     

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。