纯钛基体长效超疏水表面的低成本制备

为降低钛基上超疏水表面的制备成本,提高超疏水表面的耐久性能,以喷砂-阳极氧化法在纯钛基体上构造微纳复合粗糙结构,并使用商用氟碳罩光漆直接对其进行修饰获得超疏水性表面。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和接触角测试等技术对超疏水性表面的化学组成、表面形貌、润湿性和表面耐久性进行了研究。结果表明:喷砂处理在钛基表面构筑微米级凹坑,阳极氧化通过形成网状氧化膜在钛基表面构造纳米级结构,氟碳罩光漆修饰该微纳复合粗糙表面后,为表面引入大量含氟基团,使其获得超疏水性能。超疏水性表面与纯水的静态接触角达162°±2.3°,滚动角为2.1°±0.2°,具有优异的环境耐久性。     

静电纺丝制备CMCAB超疏水纤维材料

以环境友好的纤维素衍生物羧甲基纤维素醋酸丁酸酯(CMCAB)为原料,采用静电纺丝技术构筑仿生粗糙疏水表面,成功制备了CMCAB超疏水纤维材料(接触角155°)。采用SEM研究了不同溶剂体系下纤维的直径和表面形貌,质量比为8∶2的二氯甲烷和乙醇混合溶剂制备的纤维表面粗糙。通过原子力显微镜测试,材料表面凹凸起伏,具有类似荷叶的微结构。测定材料的接触角,发现纤维的直径和粗糙度是影响疏水性的关键。在此基础上,为提高材料的疏水性,研究了溶液浓度和电压对纤维平均直径的影响规律,优化了制备CMCAB超疏水材料的纺丝工艺。     

紫外光响应磁性超疏水木材的制备研究

为了将MnFe₂O₄晶体应用于超疏水木材，并研究其紫外光响应性，以乙酰丙酮铁和乙酰丙酮锰为反应原料，天冬氨酸为诱导剂，采用低温溶剂热法在木材表面沉积磁性MnFe₂O₄晶体，再将聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂覆在木材表面，制备出磁性超疏水木材。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜和X射线衍射仪对超疏水磁性木材进行分析表征，研究了反应温度和反应时间对木材表面疏水性的影响，并对超疏水木材的紫外光相应性和自清洁性能进行了研究。实验结果显示，木材的接触角随着反应时间和反应温度的升高先增大后减小，当锰铁比例为1∶1,溶剂热反应时间9h,反应温度90℃时，木材的接触角可达到154.34°。磁性超疏水木材在紫外光的照射下从超疏水变为亲水状态。此外，磁性超疏水木材具有良好的自清洁性能。     

玻璃纤维增强环氧复合材料上超疏水表面层的制备

先采用真空袋压法制备含CaCO3/环氧树脂表面功能层的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,再通过化学刻蚀与表面修饰,在玻璃纤维增强环氧树脂复合材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,在复合材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)的硬脂酸修饰后,其表面与水的接触角最高达160.03°;制备的超疏水表面结构在室温环境下具有长期的稳定性。     

层层自组装SiO_2/木材复合材料的超疏水性及其形成机制

通过层层自组装技术制备纳米SiO_2薄膜,利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)作为疏水改性剂制备出了超疏水木材。EDXA、FT-IR、XRD、SEM分析证实经过层层自组装处理后,木材表面生长出了纳米SiO2薄膜,后续修饰处理的POTS试剂后与纳米SiO_2通过化学键结合生长于木材表面。接触角测试显示,当木材表面自组装5层后,制备的木材具有超疏水性能,接触角高达161°。TG分析表明超疏水木材具有较好的热稳定性。超疏水木材表面的形成机制可以归纳为层层自组装的纳米SiO_2薄膜在木材表面构建了微纳米级粗糙结构,并经后续低表面能物质POTS的修饰处理使得木材表面由亲水转变为超疏水。     

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。     

等离子体处理对PLA膜亲水性及与CNF膜粘附性的影响

目的利用低温等离子体处理PLA膜以提高其亲水性及粘附性,为制备PLA/纳米纤维素复合膜提供一种方法。方法利用单因素试验法探究低温等离子体处理时的放电电压(50～175V)和放电时间(10～50s)对PLA膜表面亲水性和粘附性的影响规律。通过测定PLA膜表面接触角及PLA/纳米纤维素复合膜的剥离强度,分析亲水性及粘附性的变化。利用原子力显微镜观察其微观表面形貌、X射线光电子能谱分析PLA膜表面由疏水性向亲水性转变的机理,并对PLA膜的力学性能及阻隔性能进行分析。结果 PLA膜在低温等离子体条件(放电电压为125V、放电时间为40s、电极距离为4.5cm,氧气流速为1 mL/min,真空度为16.0 kPa)下处理后,其亲水性及与纳米纤维素膜的粘附性达到最佳。此时,PLA膜的接触角由90.0°降至42.4°,PLA/纳米纤维素复合膜的剥离强度为39.5 N/m。结论低温等离子体处理使PLA膜表面由疏水性转变为亲水性,且处理后的PLA可较为牢固地与纳米纤维素膜粘附在一起,从而为PLA/纳米纤维素复合膜的制备提供了一种可行方法。同时,低温等离子体处理对PLA膜的力学性能及阻隔性能没有显著影响。     

热喷涂锌铝合金超疏水涂层的制备及性能

用电弧喷涂技术在Q235钢板上喷涂锌铝合金涂层,用硬脂酸/乙醇的表面修饰技术在锌铝合金涂层表面构筑了一层超疏水膜。用接触角测量仪(OCA-20),扫描电子显微镜(SEM)和智能型傅立叶红外光谱仪(ATR)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构,并用三电极体系电化学工作站(Solartron analytical)对硬脂酸表面修饰前后锌铝涂层进行了阻抗谱和极化测试。结果表明:热喷涂锌铝涂层具有微/纳复合结构,修饰前涂层表现为亲水性,因为金属涂层具有高表面能;经过硬脂酸表面修饰后涂层的静态接触角达到153.2°,滚动角小于10°;红外分析结果表明,锌铝涂层表面由大量的疏水性烃基长链组成,有超疏水作用;腐蚀测试结果表明,修饰处理能明显提高锌铝涂层的防腐蚀性。涂层表面形成的超疏水膜阻碍了界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解,提高了电荷转移电阻,降低了电流腐蚀密度,从而提高了涂层的防腐蚀性。     

PVDF/SiO2/PDMS涂层超疏水纺织品性能

目的 针对普通纺织品材料防水性和防污性较差的问题,制备具有自清洁功能的超疏水涂层纺织品,并研究其性能.方法 以涤纶织物为基材,通过非溶剂诱导相分离法,使用聚偏氟乙烯和疏水纳米二氧化硅复合液在纺织品表面构筑微纳粗糙结构,采用聚二甲基硅氧烷对其进行疏水化处理,获得自清洁超疏水涂层纺织品.采用扫描电子显微镜、X射线能量散射光谱和视频光学接触角测量仪等对其结构和性能进行表征,并通过机械摩擦、洗涤、酸/碱/盐溶液浸渍和紫外光照等方法对其表面超疏水稳定性进行考察.结果 当聚偏氟乙烯质量分数为2％,疏水纳米二氧化硅质量分数为0.4％,聚二甲基硅氧烷质量分数为1％时,制备的纺织品的表面接触角可达(162.2°±0.8°),滚动角达(2.0°±0.4°),具有优异的超疏水自清洁效应;经72 h酸/碱/盐溶液浸渍、196 h紫外光照、2500次摩擦和120次家庭水洗后,其表面接触角仍大于150°,表现出优异的超疏水稳定性.结论 采用简便的非溶剂相分离法制备的涂层纺织品具有优异的自清洁性能,并且其超疏水性能具有机械耐久性和化学稳定性,有望应用于纺织材料包装领域.     

可见光控亲/疏水可逆转换纳米N-TiO2-CTMS薄膜的制备及研究

以普通玻璃片为基材,钛酸丁酯为前驱体,通过氮掺杂可见光改性和三甲基氯硅烷疏水化修饰的方法,制备出一种新颖的表面浸润性受可见光控可逆转换的纳米TiO2薄膜材料(N-TiO2-CTMS)。采用UV-Vis、FE-SEM、接触角测试等方法对样品进行了表征和分析。研究结果显示掺氮量存在最佳值,20%的样品(20%N-TiO2)在可见光下降解甲基橙活性最高。对20%N-TiO2膜进行疏水化修饰后,接触角达到95°,可见光照射5h产生相对亲水表面(45°),置于黑暗处5h恢复相对疏水(90°),如此转换可于同一样品多次重复,说明样品具有一定的可见光控亲/疏水可逆转换功能。并对上述现象进行了初步的机理探讨。     

埃洛石纳米管/水性聚氨酯氟化复合膜的制备及性能

利用原位聚合及表面氟化的方法制备了埃洛石纳米管/水性聚氨酯（HNTs/WPU）复合膜,并考察氨基化埃洛石纳米管（AHNTs）的含量及十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）氟化对AHNTs/WPU复合膜性能的影响。结果表明:随着AHNTs与WPU的质量比增大,AHNTs/WPU复合膜的力学性能及耐热性呈先升高后降低的趋势,耐水性得到改善。当AHNTs与WPU的质量比为1.5%时,AHNTs/WPU复合膜具有较好的综合性能。AHNTs/WPU复合膜的拉伸强度、断裂伸长率及初始分解温度（T_d5）与纯WPU膜相比分别提高了50%、35%及9℃,复合膜的吸水率降低到5.8%,水接触角提高到95.1°。AHNTs/WPU复合膜经表面氟化处理后,水接触角进一步增大到114.5°,呈现出疏水性,表面氟化处理对复合膜的力学性能及吸水率也有一定的促进作用。      

铝合金超疏水表面的制备和包装应用探讨

通过铝合金与铜盐溶液发生置换反应,再采用低表面能的硬脂酸进行修饰,使铝合金表面具有了超疏水性能。用扫描电镜(SEM)对置换后的铝合金表面进行了表征,结果表明,置换后的表面具有微纳米结构,该结构对超疏水性能的产生起关键作用。同时,研究了置换时间及铜盐溶液配比对铝合金表面疏水效果的影响。通过该置换法可制备出超疏水效果较好的铝合金表面,接触角可达到161.9°,滚动角为4°,该表面在包装领域具有广泛的应用前景。     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

Fabrication and characterization of superhydrophobic Sb(2)O(3) films

Superhydrophobic Sb(2)O(3) films with micro-nanoscale hierarchical structures have been successfully synthesized for the first time. The resultant materials were characterized in detail by x-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy-dispersive x-ray spectroscopy, transmission electron microscopy and water contact angle measurements. The water static contact angle of the obtained Sb(2)O(3) film is about 159° ± 2° and the sliding angle is less than 5°. Reasonable mechanisms for the formation of micro-nanoscale hierarchical structures and for the superhydrophobic properties with a small sliding angle of the obtained Sb(2)O(3) film are also presented in this work.     

含硅高透光农膜防雾滴涂层研究

以硅溶胶、乙烯基三乙氧基硅烷为主要原料进行反应,然后再添加不同的表面活性剂制备防雾滴涂料,将不同配方的涂料涂覆在普通的聚乙烯(PE)薄膜上,在一定温度下固化后制得防雾薄膜。将所得薄膜进行透光率、接触角、扫描电镜测试。结果表明:喷涂涂料后,薄膜的透光率最好保持在95%以上;接触角明显减少,由原来的85°降低到17°,润湿性和流滴性能良好;经扫描电子显微镜测试表明,制得的防雾滴涂料具有良好的成膜性。     

Antireflective silica thin films with super water repellence via a solgel process

A solgel process was developed, through which silica films possessing both high antireflection and super water repellence were obtained. In this process, methyl-modified SiO2 sols synthesized by colloidal suspension of SiO2 particles and hexamethyldisilazane (HMDS) were used to deposit spinning-coating films on optical glass substrates. On the resultant films the contact angle for water increased with the increasing amount of HMDS in the reaction mixture. The biggest contact angle was 165 degrees, and the lowest reflectivity on one-sided film reached 0.03%. The antireflections were high all the while. One advantage of this process is that neither a roughened surface nor fluoroalkyltrialkoxylsilane (FAS) is needed to obtained super water repellence.     

Fe~(3+)/TiO_2纳米薄膜的亲水性及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Fe3+含量的Fe3+/Ti O2纳米薄膜,运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计等手段对Fe3+/Ti O2进行了表征,并利用接触角测量仪考察了Fe3+含量、保存时间以及薄膜层数对亲水性的影响,同时以8 W(λ=254 nm)的UV灯作为光源,评价了各薄膜光催化降解亚甲基蓝的活性.结果表明,当Fe3+质量分数为0.5%时,Ti O2薄膜催化降解染料的活性得到大幅提高,同时也表现出了最好的亲水性,其薄膜表面与水的接触角几乎为0°.     

保鲜膜包装对西兰花采后花蕾黄化的影响

目的 研究聚乙烯(polyethylene,PE)、聚乳酸(polylactic acid,PLA)和聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)等3种保鲜膜包装对西兰花花蕾黄化的影响,以探索西兰花采后常温货架期间适宜的包装方式.方法 以西兰花为实验材料,采用3种保鲜膜分别对西兰花进行包装,以无膜包装作为对照,研究不同处理对西兰花采后常温货架期间花蕾黄化及品质的影响.结果 常温货架期间,4组西兰花花蕾均逐渐由绿变黄,但对照组西兰花的黄化速度最快,PVDC处理组的西兰花黄化速度次之.常温货架前期(0～2 d),对照组与PVDC处理组的西兰花较其他2组的西兰花提前出现呼吸强度峰值.对照组西兰花质量损失最为严重,PLA处理组次之.对照组西兰花的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著低于3种保鲜膜处理组的西兰花,进一步研究结果表明,这可能与叶绿素降解途径关键酶叶绿素酶(chlorophyllase,Chlase)、脱镁螯合酶(Mg-dechelatase,MDCase)、脱镁叶绿素酶(pheophytinase,PPH)的高活性有关.3种保鲜膜包装并没有持续保证西兰花中维生素C含量处于显著高水平.结论 采后常温货架期间,PE保鲜膜包装对西兰花花蕾的护绿效果较好,PLA保鲜膜次之,但PLA处理组的西兰花质量损失率较大.     

化学浴沉积法制备防污自洁聚偏氟乙烯膜

基于"荷叶效应"原理,利用聚偏氟乙烯(PVDF)涂膜构筑微米结构,氧等离子体诱导化学沉积法构筑纳米结构。采用接触角测量仪、原子力显微镜及X光电子能谱仪等研究了PVDF膜表面的微结构及化学组成与疏水性能的关系。结果显示,PVDF溶液涂膜后可形成直径8μm的微球,甲基三氯硅烷修饰的PVDF膜与水的接触角为157°;二甲基二氯硅烷/甲基三氯硅烷混合液修饰的PVDF膜的表面接触角为155°,滚动角2°;集灰实验证明,两种修饰方法制备的PVDF膜均具有良好的防污自洁性能。