超疏水涂料的制备及其防覆冰性能

基于室温硫化硅橡胶(RTV)技术,以端羟基聚硅氧烷(107 硅橡胶)为成膜树脂,添加纳米二氧化硅粒子,在室温下制备出超疏水涂层,对其表面形貌和疏水性进行了表征和分析。结果表明,涂层表面具有类似荷叶的微米-纳米双重结构,其水滴静态接触角可达165°,滚动角仅为3. 8°。通过覆冰试验发现,超疏水涂层在初期阶段降低了覆冰的增长速率,具有明显的防覆冰效果。     

纳米SiO_2-稀土元素复合改性环氧树脂防腐蚀涂料的耐蚀性

通过在溶胶凝胶过程中原位添加硝酸钬、硝酸铒、硝酸钐稀土金属,制备改性纳米SiO2,并将其添加到环氧树脂中得到一种纳米SiO2-稀土金属复合改性环氧树脂涂料。用红外光谱仪对改性前后的纳米粒子进行了结构表征;采用电化学方法测试了复合改性环氧树脂涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。结果表明,添加纳米SiO2-硝酸铒复合改性环氧树脂涂料的防腐蚀性能最佳。     

采用改性纳米TiO2制备高耐洗刷乳胶涂料

用钛酸酯偶联剂将纳米TiO2粒子进行表面改性后,对普通的丙烯酸乳胶内、外墙涂料进行改性实验,制备出高耐洗刷的内外墙涂料.实验表明,偶联剂对粒子的表面结构产生影响并改善其在涂料中的分散情况;添加纳米TiO2粒子使涂料的耐洗刷性、硬度等性能得到较大的提高(其中涂料的耐洗刷性可提高近7倍,最高耐洗刷次数可达数10万次;同时硬度可以提高2个～3个等级);通过结构分析发现,改性纳米TiO2通过1种类似于"桥梁"的作用实现对涂料的性能改善.     

改性纳米Al2O3/环氧树脂复合防腐蚀涂料的制备及性能

在环氧树脂中添加不同量的改性纳米Al2 O3颗粒,制备了改性纳米Al2 O3/环氧树脂复合防腐蚀涂料.通过扫描电镜、显微维氏硬度计、傅里叶变换红光谱仪及摩擦磨损试验机,分别从表面形貌、硬度及耐磨性,研究了改性纳米Al2 O3对涂层性能的影响.结果 表明:在环氧树脂中添加5％(质量分数)的改性纳米Al2 O3颗粒,可以使...     

应用高能球磨法制备纳米钛改性聚合物的研究

应用高能球磨法制备了纳米钛改性聚合物，并将其分散到树脂中制成高效防腐涂料。利用XRD，XRF，TEM，SEM和XPS等对纳米钛改性聚合物进行了表征，初步探讨了钛粉与聚合物的作用机制。实验表明：在球料比为3：1时制备的黑色浆状样品中，钛粉被聚合物吸附和包覆，其粒度为50～80nm，分布均匀。将添加了纳米钛改性聚合物的防腐涂料固化，分别置于30％H2SO4，10％NaOH溶液和3．5％NaCl盐雾中经过4320、6000、2000h测试后，漆膜无变化。说明添加的纳米钛改性聚合物能够极大地提高涂料的防腐性能。     

疏水型自清洁涂料的制备与性能研究

采用机械共混法,通过添加疏水性纳米SiO2对PRTV硅橡胶涂料进行改性,研究了纳米SiO2的添加量对改性PRTV涂层表面疏水性的影响,并探讨了涂层表面的微结构与其水接触角的内在关系。结果表明:利用共混法将疏水性纳米SiO2加入PRTV涂料中,可以制备出具有超疏水性的复合涂料,其涂层的水接触角可由106°提高到150°。     

仿生防冰表面研究进展

飞机、风电设备和输电线路等覆冰会降低工作效率,造成财产损失,严重时甚至威胁人民生命安全.仿生防冰表面具有低能耗、低污染等优点,成为国际研究热点.首先概述了仿生防冰表面的概念,根据作用机理将仿生防冰表面分为超疏水表面和超润滑表面.分别详细地介绍了两种防冰表面的防冰机理、仿生对象及制备技术.超疏水表面改变水的润湿状态,延迟水滴结冰,减小冰粘附强度,其仿生对象包括荷叶、水稻叶等,其制备技术包括光刻、等离子刻蚀等自上而下方法,及喷涂、化学气相沉积等自下而上方法.超润滑表面将固-气-液界面作用时的空气层替换为液体层,增强润滑,减小冰粘附,其仿生对象包括猪笼草、箭蛙皮肤等,其制备技术主要为多孔制备方法.随后介绍了仿生防冰表面技术的发展趋势.在保证表面疏水/冰性能的同时,直接或间接增强表面的稳定性和耐久性,构建具有良好环境适应性(如超双疏、柔性、透明、自清洁等)与防冰结合的多功能融合表面,是未来仿生防冰表面的重要发展趋势.最后,对当前仿生防冰表面的发展和挑战进行了展望.     

钛纳米高分子合金涂层的开发与研究

以钛纳米前驱体齐聚物与纳米氧化铝改性含氟聚芳醚酮聚合物为原料,共聚合成制备钛纳米含氟聚芳醚酮共聚物,以此做为基体材料制备钛纳米高分子合金涂料,再加工成能满足特殊用途的高性能防腐蚀涂层,通过与现有多种防腐涂层进行对比试验,检验了新涂料在极端工况环境下的性能。     

TiO2粒径对TiO2/聚脲超疏水涂层机械稳定性和防覆冰性能的影响研究

目的 研究改性TiO2粒径对TiO2/聚脲超疏水涂层机械稳定性和防覆冰性能的影响,解决低温环境下风机叶片结冰问题。方法 采用有机无机粒子共混,以改性纳米TiO2和聚天门冬氨酸酯聚脲(PAE聚脲)为材料,利用一步法构建TiO2/PAE聚脲超疏水涂层。开展耐酸碱性、耐磨性、静态防覆冰、动态防覆冰、覆冰黏结强度等实验研究,并应用在真实风电场。结果 超疏水涂层的机械稳定性、防覆冰性能随着粒径增大而逐渐变差。当TiO2粉末粒径为100 nm时,接触角为(162.4±2.1)°,滚动角为(3.8±0.7)°;经过250次磨损,接触角为(158.8±0.31)°,滚动角为(7.3±0.1)°;经过14 d的酸碱耐候性实验,超疏水涂层仍具有超疏水性,酸性和碱性溶液皆会导致涂层受损,碱性溶液对涂层腐蚀作用更强;机械稳定性较强、防覆冰性能较优。涂有超疏水涂层的风机在冻雨天平均比空白风机平均多运行255 min,对一台2 MW机组来讲,相当于多产生8 500 kW.h的电能。结论 制备的超疏水涂层具备优良的机械稳定性与防覆冰性能,推动了超疏水涂层在风机叶片被动防覆冰领域的应用。     

n?SiO2的表面改性及其增强环氧树脂复合材料的性能

纳米粒子在聚合物中均匀、稳定分散,是纳米复合材料具有优良性能的前提。文中通过选择表面活性剂改性纳米SiO2,提高纳米粒子在环氧树脂中的分散性,制备出不同含量的n–SiO2/环氧树脂聚合物复合材料,探讨了纳米SiO2对复合材料强度的影响规律。研究结果表明:改性后的纳米SiO2粒子在聚合物体系中呈单分散状态,均匀分布的纳米粒子与基体结合紧密,其在基体中起到了物理交联点的作用,对剪切力的抵抗能力增强,提高了复合材料的综合性能。加入6%质量分数的纳米粒子,复合材料的拉伸剪切强度可提高35.1%。     

丙烯酰胺浓度对聚二甲基硅氧烷表面涂层性能的影响

硅橡胶的疏水特性致使其在体内的减阻性能较差,亟须开展其表面亲水性能和润滑性能均良好的工艺研究。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基材,以丙烯酰胺（AAm）为反应单体,通过紫外光固化工艺在PDMS表面制备5种不同浓度的聚丙烯酰胺（PAAm）涂层,对涂层的表面成分、表面粗糙度、厚度、亲水性能及润滑性能进行表征,讨论AAm浓度对涂层性能的影响。结果表明：AAm浓度对涂层厚度和粗糙度有显著影响,即随着AAm浓度的提升,涂层厚度和粗糙度均呈上升趋势;AAm浓度也改善涂层的亲水性能和润滑性能,即与基材PDMS(110°)相比,含20 wt.%AAm的涂层接触角低至18.24°,降低到基材的16.6%;含8 wt.%AAm的涂层摩擦因数低至0.039,与基材PDMS相比降低98.2%。提出一种硅橡胶表面构建牢固涂层的简单且高效的方法,可为软材料表面改性提供较好的借鉴。     

硅橡胶粉末/环氧树脂超疏水涂层的制备及其在架空导线抗结冰中的应用*

架空输电线路导线在服役过程中经常会受到覆冰影响,引发安全事故,我国是发生输电线路覆冰事故较多的国家之一, 为此针对架空导线开展抗结冰工作对保障电力系统安全运行具有重要意义。利用废旧硅橡胶复合绝缘子伞裙制备一种超疏水粉末,与环氧树脂按一定比例喷涂在玻璃基底上制备超疏水表面,其水接触角可达 154°。将制备的粉末喷涂在钢芯铝绞线表面上,对其自清洁、抗结冰及表面耐久性进行测试。研究结果表明：在低温环境下具有硅橡胶粉末 / 环氧树脂超疏水涂层的导线相比原始导线具有更好的抗结冰性能,在相同环境温度下,相同时间内其结冰量只有原始导线的一半,可以有效延缓结冰,且在光照、腐蚀、反复除冰的环境下,也具有抗冰耐久性。该制备方法简单可行、效率高,能实现废旧材料的循环利用, 可进一步应用于生产实践。     

超疏水复合涂层的机械性能研究进展

超疏水表面具有杰出的防润湿特性,在防水、防污、防冰、自清洁等众多领域均具有极高的应用价值.超疏水复合涂层具有适用基材广泛、易加工施涂、成本低廉等诸多优势,是当下极具实用化前景的超疏水表面构建技术,然而涂层普遍较差的机械性能极大地限制了其在生活中的实际应用.总结并对比了超疏水表面的构建方法,简要介绍了影响超疏水涂层机械性...     

超疏水表面服役稳定性的研究进展

目的 超疏水表面脆弱、耐久性差且难以修复等情况一直是超疏水涂层在实际应用过程中面临的最大挑战，通过总结和分析找到解决这一问题的方法。方法 本文对超疏水涂层可能遇到的破坏和对应的耐久性类型进行了系统分析和总结，针对每种耐久性类型分别归纳出多种测试方法并对每种测试方法对应的控制参数进行了详细阐述，对不同耐久性类型和测试方法也分别进行了详细的举例说明。结果 针对超疏水涂层耐久性差的问题，本文总结出两类提高表面耐久性的方法，分别是是提高超疏水涂层的机械稳定性和赋予涂层良好的自修复能力。提高涂层机械耐久性的方法包括构造多层次分层结构、提高涂层与基底的黏结能力、构建自相似超疏水表面，记忆建立“盔甲”结构等。自修复能力包括粗糙结构的自修复、低表面能物质的自修复、整体的自修复。结论 有了强机械稳定性，超疏水涂层在面对破坏时也有了更好的抵御能力。而具备良好的自修复能力，则可以保障涂层在被破坏后仍可以恢复至超疏水状态。此外，本文还对超疏水涂层的未来发展进行了展望，即找到一种满足各种耐久需求、低成本、适合大面积生产的超疏水表面制备方法。     

光催化型超疏水自清洁涂层研究现状

光催化型超疏水自清洁涂层是在超疏水涂层的基础上通过物理、化学方法复合光催化材料获得光催化性能，使涂层可以在光照作用下将有机附着物进行分解并通过超疏水表面达到自清洁的效果。本文对国内外光催化型超疏水自清洁涂层的构建方式进行总结，将其归纳为表面构造法、共混法、包覆法3类，构造方法的不同对涂层性能的影响方面也有所区别。与单一功能的超疏水涂层相比光催化型超疏水自清洁涂层更能解决实际应用中所面临的问题。此外，本文对光催化型超疏水自清洁涂层的相关性能进行了横向对比，对影响涂层性能较为关键的耐久性能进行了整体的整理分析，并归纳了目前研究当中的光催化型超疏水自清洁涂层的机械耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性和自愈性能，分析了其耐久性提升机制。最后，对光催化型超疏水自清洁涂层未来的应用前景进行了展望，建议从超疏水-光催化协同作用机制、基底结合强度提升、成本控制和复合涂层自修复等方面对光催化型超疏水自清洁涂层进行研究。     

Effect of inorganic constituent on nanomechanical and tribological properties of polymer,quasi-ceramic and hybrid coatings

This study investigates the variations in nanomechanical properties of coatings made of a pristine polymeric backbone and those containing silicone segments. Four different coatings with varying degrees of inorganic segments were prepared and analyzed. The four coatings were 1) a pure epoxy polymer coating, 2) a hybrid coating consisting of epoxy and silicone, 3) a ceramer coating consisting of organo-silicone and 4) a quasi-ceramic coating consisting of specialty silicone composition. The molecular bonding characteristics of the coatings were characterized with FTIR spectroscopy. The coatings were also tested using nanoindentation and nanoscratch methods to investigate mechanical and tribological properties. The scratched surface was investigated using scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The hybrid coating displayed superior nanomechanical properties compared to the pure polymer coating, and the coating containing high silicone levels displayed better hardness. Atomic force microscopy showed that the epoxy-based polymer coating consisted of a smooth surface that was compressed when scratched using a nanoindenter. The hybrid coating had rough surface that was damaged and partially recovered after the scratch test. The ceramer and quasi-ceramic coatings displayed brittle failure.     

基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层研究进展

超疏水涂层在自清洁、防腐蚀、抗凝冰、减阻等领域具有广阔的应用前景,但其耐久性还有待提高。由于微胶囊在修复剂的封装、制备等方面具备独特优势,利用微胶囊技术将修复剂封装,均匀分散于超疏水涂层后,涂层可同时具有疏水性和自修复性,但目前对微胶囊技术与超疏水涂层结合并进行归纳总结的文献较少。总结了微胶囊技术在超疏水材料自修复领域的研究现状,归纳了微胶囊超疏水涂层自修复的修复机理与常用制备方法,对不同刺激响应方式下微胶囊超疏水涂层的性能(响应速度、自修复效果、耐久性、耐磨性)进行对比。结果表明,以紫外光照射为修复手段的涂层机械耐久性较好,近红光刺激响应是微胶囊超疏水自修复涂层中响应修复效率最快、修复效果最好的修复方式,并且以紫外光和近红光双重刺激响应的超疏水涂层的耐久性、耐化学腐蚀性远超过单一刺激响应型超疏水自修复涂层。最后,提出当前基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层存在的问题并对该涂层的应用前景进行展望。     

硅橡胶超疏水涂层的撒粉法制备

当前在橡胶基体上构建超疏水表面的方法大多较为复杂,不易制备,研究一种简单方法是十分必要的。以高温硫化硅橡胶(HTV)为基体,把基体打磨后在其表面覆盖一层聚二甲基硅氧烷(PDMS),采用表面撒粉法将二氧化硅(SiO₂)粉末均匀撒在未固化PDMS上,固化后制得HTV/PDMS-SiO₂超疏水表面。采用扫描电子显微镜、三维形貌及接触角测量仪对硅橡胶超疏水涂层的微观形貌和疏水特性进行分析。结果表明：HTV/PDMS-SiO₂超疏水表面构建出许多微纳突起粗糙结构,表面粗糙度Sa达到35.695μm;HTV/PDMS-SiO₂超疏水表面的静态接触角平均值达154.5°,相较于原始硅橡胶平均静态接触角112.4°提升了37.5%;液滴体积一定时,液滴接触到超疏水表面后的铺展直径和第一次弹起高度随着滴落高度的增大而增大;液滴滴落高度一定时,液滴铺展直径和初次弹起高度与液滴体积成正比。利用PDMS固化过程结合撒粉工艺构建超疏水微纳结构,可为硅橡胶超疏水表面研究提供一种简单、低成本方案。     

纳米TiO2含量对有机硅/SiO2杂化涂层性能的影响

将锐钛矿型纳米TiO2粉体分散于乙醇中后,按一定的固体组分含量加入到采用溶胶-凝胶法制备的有机硅/SiO2杂化溶胶中,制备出含不同量TiO2的有机硅/SiO2杂化溶胶,在100℃下烘干12 h得到含TiO2的有机硅/SiO2杂化涂层。红外光谱研究表明杂化材料中Ti原子已接枝到了杂化网络中。对杂化涂层性能测试表明:当TiO2质量分数为1%时涂层有较好的物理和耐蚀性能,并且具有良好的防霉效果。     

耐久超疏水涂层的制备及其防冰防腐自清洁性能

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景,然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法,在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层,待其达到半固化状态时,喷涂硬脂酸修饰的微米 SiO₂ 和纳米 TiO₂ 粒子混合悬浮液,固化后该涂层与水的接触角为~ 155.4°,滚动角为~3°,实现了超疏水性。试验结果表明,该超疏水涂层具有较好的耐磨耐久性,在胶带剥离、砂纸摩擦、 紫外光长时间照射以及不同 pH 液滴等多种测试条件下仍具有良好的超疏水性。此外,此超疏水涂层在极端寒冷的天气下可以显著延缓水的冻结时间。环氧树脂和疏水颗粒的协同防腐作用使超疏水涂层在海水中表现出良好的防腐蚀性能。所制备的超疏水涂层还具有优异的自清洁特性,且因 TiO₂ 粒子本身的光降解性能,该涂层还可用于光降解污染物和净化水质。这种简单、环保的超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等方面具有潜在的应用前景,可为克服传统超疏水表面使用耐久性差的问题提供解决思路。