超疏水表面的制备及其在建筑防水领域中的应用探索

介绍了超疏水表面的理论基础,归纳了材料表面润湿性的理论模型。介绍了超疏水材料制备的技术路线,举例分析了其制备方法。最后,总结了超疏水表面在建筑防水行业的应用和研究进展,探讨了今后的发展方向。     

生态修复用超疏水颗粒表面结构调控及环保性优化

以大漠沙为基材,通过对表面覆膜树脂用量和微/纳米级辅材掺量的复合调控,研究了颗粒表面结构对生态修复用超疏水颗粒疏水性和抗渗性的影响.针对生产制备过程中不可避免地会产生挥发性有机化合物这一问题,对比研究了疏水型碳酸钙和亲水型活性炭分别作为微米级辅材时生产过程中总挥发性有机化合物（TVOC）浓度的变化情况,并以此来表征超疏水颗粒的环保性.结果表明：纯树脂覆膜的试样仅具有疏水性,接触角约90.5°;表面粗糙结构的构建能够大大提高超疏水颗粒的疏水性和抗渗性,且表面二级粗糙结构优于一级粗糙结构,在达到超疏水效果时,具有表面二级粗糙结构的超疏水颗粒抗静水高度约为255 mm,具有表面一级粗糙结构的超疏水颗粒抗静水高度约为230 mm;TVOC吸附曲线表明,采用活性炭制备的超疏水颗粒具有超疏水性和环境友好性,空气中的TVOC质量浓度降低约86.7%.     

超疏水自清洁涂料制备及应用研究

构建表面微/纳米微观结构和降低表面能是制备超疏水自清洁表面的基本方法,但现有的表面超疏水化处理技术存在污染大、基底材料局限和费用高昂等缺点。为克服上述缺点,文章采用氟硅烷修饰二氧化钛纳米颗粒来制备可用于各种基底材料的超疏水涂料。该涂料可通过喷、刷、浸润等方式覆盖在各种材料表面(如玻璃、金属、织物、海绵等),从而使基底材料获得超疏水自清洁功能。该涂层在大厦外墙玻璃自清洁、大面积海面溢油回收等领域的应用价值较大。     

一种绝缘子超疏水防覆冰涂层的制备及研究

基于"荷叶效应",研究了在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米双重粗糙结构以实现超疏水性的技术路线,开发出一种制备绝缘子超疏水涂层的工艺,用此种工艺制备的超疏水涂层表面呈现出"荷叶效应",扫描电镜发现,这种涂层表面有了荷叶的微纳米二元复合粗糙结构,其水滴静态接触角可以达到(160±0.5)°。通过覆冰试验中与涂覆RTV涂层以及没有涂层的绝缘子覆冰结果的对比可以发现,此种绝缘子超疏水涂层在覆冰初期能明显延缓绝缘子表面的覆冰进程,不易形成连续的冰膜。     

超疏水表面防凝露

简要介绍了超疏水表面的生成机理、在暖通空调专业中可能的应用范畴以及国内外的研究现状。提出了一种利用相分离技术生成超疏水表面的方法,采用这种方法生成的超疏水表面接触角高达164°,滚动角小于2°。将这种超疏水表面技术应用于空调冷表面的实验结果表明,无论条件如何苛刻,冷辐射板和送风口表面均不会凝露。     

超疏水表面抗霜性能的研究进展

霜层的积累在空调、航天和输电领域导致了很多经济问题,有的甚至影响设备的正常运行。本文概括了超疏水材料抗结冰、结霜的原理,介绍了几种常用的超疏水表面的制备方法,分析了影响超疏水表面疏水性能的主要因素并探索克服不利因素的方法,指出提高冷表面温度和降低环境湿度是提升超疏水表面抗霜性能的有效途径,以期为工程实践提供基本理论依据。     

疏水涂料的研究和应用

疏水涂料已广泛应用于现代工业中的诸多方面.文章从固体表面的润湿理论模型出发介绍了三个疏水涂料的接触角方程,综述了几种常用的疏水涂料用低表面能材料,特别阐明了超疏水涂料的两个要素低表面能和特定的细微粗糙度.同时文中还综述了制备租糙表面的方法、动态疏水性及疏水涂料的透明性、应用和相关的耐久性能.     

超疏水自清洁涂层的研究进展

建筑外墙和玻璃常常因为外界粉尘、污水等附着而影响其美观及缩短使用寿命,受"荷叶效应"的启发,并基于表面形貌和化学组成的协同效应,人们制备出了超疏水自清洁涂层将有望解决上述难题。本文重点综述近几年超疏水自清洁涂层的研究进展:从超疏水涂层到超疏油涂层,再到超疏油-超亲水涂层。最后,对超疏水自清洁涂层的未来研究进行了展望。     

超疏水涂层对沥青路面防冰性能的影响

采用有机硅橡胶与表面改性过的微米/纳米粉末制备了超疏水涂层,研究了该涂层对于沥青路面防冰性能的影响.接触角测试结果表明,该超疏水涂层的接触角达到了160°;沥青混合料表面结冰温度试验结果表明,在同样降温条件下,相比于无涂层的沥青混合料试件,涂有超疏水涂层沥青混合料试件的表面水滴结冰时间延长了1.5倍;沥青混合料表面冰层黏结力试验结果表明,相比于无涂层的沥青混合料试件,涂有超疏水涂层沥青混合料试件的表面冰层黏结力在-5℃时减小了84%.     

高强度建筑疏水材料的制备及其应用

采用环氧树脂为基础涂层,以纳米氧化铝构造粗糙度,然后以聚二甲基硅氧烷为低表面能物质对Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层进行浸涂,制备Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层;探讨Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层的耐热老化稳定性、耐酸碱性、耐溶剂性、冻融稳定性和机械稳定性,用Cassie理论对表面的润湿性讲行分析。结果表明:所制备的Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层水接触角达到156.7°,滚动角为4.9°;该超疏水涂层在经过高温、强酸、强碱溶液和有机溶剂处理后均能保持超疏水性,此外,该超疏水涂层也具有优异的机械性能,在经过水冲、刀划、胶带剥离和水煮30个摩擦循环后仍具有超疏水性。     

超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响

由于混凝土具有多孔特性易吸收水分,导致其抗冻耐久性较差。采用新型超疏水材料涂层可以改善混凝土的冻融破坏,提高其抗冻性能。采用水解缩合反应制备了纳米SiO_2颗粒,通过氟硅烷氟化法得到了超疏水溶液。随后通过水冻试验和盐冻试验测试了超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响。结果表明,超疏水材料涂层可以提升混凝土表面抗冻能力,防止水分向混凝土内部侵入,但不适用于未引气混凝土。因此,应对混凝土同时进行引气与超疏水涂层处理,以改善其内部孔隙结构,提升表面的疏水性能和抗冻性能。     

超疏水抗污混凝土的研究进展

该文对近年来超疏水混凝土及其抗污性能的研究进行了系统整理和归纳,其中主要包括超疏水材料的科学理论基础、超疏水抗污混凝土的制备方法以及超疏水抗污混凝土的性能研究.最后对超疏水抗污混凝土的研究现状及进展进行了归纳总结,并对该方向的研究进行了展望.     

超疏水改性自发光水泥基材料的性能与微结构

借鉴稀土长余辉发光材料吸光蓄光发光特性与超疏水材料自清洁特性,以水泥基胶凝材料为主体,制备出既可以在白天吸光夜间发光,也可以在雨季排水除尘的新型超疏水改性自发光水泥基功能材料.采用正交设计方法优选出综合性能最优的材料配比进行疏水改性,研究了该材料的力学性能、发光性能和疏水性能,并使用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对其表面微观形貌、表面粗糙度及有机物组成进行了表征.结果表明:最优的材料配比为30%发光粉、5%反光粉和0.44的水胶比;超疏水涂层材料对自发光试件的力学性能与发光性能没有影响;氟硅烷疏水剂处理试件的疏水性能比硅烷类疏水剂处理试件更优,接触角高达159.8°,表面能低至-19.11mJ/m~2;自发光超疏水试件表面粗糙度较大,经过氟化处理后,SiO_2表面成功接入了氟链并形成低表面能的烷基链,随着反应的进行,烷基链不断延长并在基体表面形成大量的微纳米复合二级结构.     

电化学法制备稳定的超疏水钛金属表面

钛金属及其合金具有质量轻、强度高、加工焊接性能好、耐腐蚀等优异性能,在建筑领域的应用日益广泛。采用简单的电化学法制备出超疏水自清洁钛片,其接触角高达170°,滚动角为3°。讨论了反应时间和反应电压对钛片表面润湿性的影响。所制备的钛片具有稳定的超疏水性,可耐高低温(-10~100℃)、耐酸碱腐蚀及耐水柱的反复冲击。钛金属及其合金的超疏水自清洁性能够提高自身耐污性能,更有助于钛金属及其合金在户外建筑中的应用。     

彩色超疏水纳米纤维膜的制备与研究

为提高超疏水表面的实用性,使用静电纺丝方法制备了含有有机染料的聚偏氟乙烯纳米纤维膜。分别研究了偶氮黄、偶氮红、酞菁蓝和酞菁绿/聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜的表面微观形貌与水滴接触角随染料含量的变化规律。由于纳米纤维结构与珠状结构共同作用,增大了纤维膜的表面粗糙度,在与聚偏氟乙烯和染料的疏水性质协同影响下,其对应的水滴接触角可分别达到155.0°、155.0°、153.0°和155.0°。除单色纳米纤维膜外,通过增加喷头的方法可一步制备多色超疏水膜。所获得的纳米纤维膜不但具有化学与物理稳定性,同时对牛奶等日常液体具有高度疏液性。     

外墙用水性超疏水涂料的研制

通过将有机硅乳液与含氟丙烯酸乳液复合,并添加纳米Si O_2,制备了外墙用水性超疏水涂料。研究了涂料配方和固化温度对涂层超疏水性能的影响,并考察了涂层超疏水性能耐水稳定性。结果表明,所制超疏水涂料环境友好、生产和涂装工艺简单、可室温固化、涂层超疏水性能稳定,耐沾污性良好。     

超疏水材料涂层对混凝土防覆冰性能的影响

通过超疏水涂层混凝土基本性能研究,得出表面接触角、冰层粘结力等是影响超疏水材料防冰效果的关键参数。通过结冰试验和疏冰试验对超疏水材料涂层性能进行分析。结果表明,超疏水材料涂层可以降低混凝土表面接触角,并进一步降低其结冰量,延长结冰时间,并降低冰层粘结力,从而有效改善混凝土的防覆冰性能。     

铝基超疏水表面的制备及耐海水腐蚀性能

为了减缓铝在海洋中的腐蚀速率,提高铝在海水中的使用性能。采用阳极氧化法制备氧化铝,使用铬酸溶液刻蚀和熔融十四酸进行表面改性,在铝表面制备出超疏水薄膜。采用扫描电镜、原子力显微镜进行表面结构表征,采用接触角测量仪对表面静态润湿性能进行测量,并采用CHI660E电化学工作站测量基底的电化学阻抗谱和Tafel曲线,对其进行耐海水腐蚀性能的研究。结果表明,在铝表面制备出了具有微、纳米结构相结合粗糙薄膜,对海水接触角达150°以上;该超疏水薄膜显著提高了铝基底的抗海水腐蚀性能,相对于空白试样,缓蚀率可达99.990%,在很大程度上减缓了基底在海水中的腐蚀速率。     

高性能养护剂的开发及其应用

通过在传统高分子乳液合成中引入具有超疏水性质的氟硅单体制备得到了高性能混凝土养护剂,该养护剂具有良好的保水性能和稳定性,能够有效改善混凝土的表面状态,减少混凝土表面的干燥、收缩和龟裂现象.     

疏水涂料的研究和应用

表面疏水技术是一门广博精深和具有较高实用价值的基础技术,在人们日常生活中有着广泛的应用。通过设计不同结构、化学和物理特征的涂料,能够提供固体材料新的附加功能,特别是现代工业对疏水涂料的快速增长的需求,给功能化的疏水涂料于勃勃生机。超疏水涂层正是在此基础上发展而来的新型表面技术。疏水涂料常指涂膜在光滑表面上的静态水接触角θ大于90°的一类低表面能涂料,