改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO_2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO_2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。     

二氧化硅颗粒表面硅烷化对其润湿性能的影响

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝改性二氧化硅颗粒表面,通过调节APTES的接枝密度(颗粒表面每平方纳米接枝硅烷偶联剂分子的个数)定量控制二氧化硅颗粒在石蜡/水界面上的接触角。结果表明:随着APTES在二氧化硅颗粒表面接枝密度的增加,颗粒由超亲水转变为疏水,在油水界面的接触角从15°增加到116°;改性颗粒在石蜡/水界面形成固态膜,当石蜡低温固化后,改性颗粒在石蜡相中的部分被掩盖;相比于未改性颗粒,改性后的颗粒在石蜡表面形成的包裹层更加紧密有序。     

超疏水铜表面的制备及其耐腐蚀性能研究

首先采用高速电火花切割技术构造出表面粗糙结构,然后通过浸泡硬脂酸乙醇溶液降低材料表面能的方法成功地制备了具有超疏水特性的铜基体表面。用扫描电镜、接触角测量仪、电化学工作站、X射线衍射仪分别对材料表面结构、润湿性、耐腐蚀性、化学组成进行了表征。结果表明:经过电火花线切割处理后,基体表面分布有亚微米-微米级颗粒结构。经过硬脂酸修饰后,铜基体表面与水的接触角为153°±1.5°,表现出超疏水性。在3.5%NaCl溶液中极化测试试样表面,相对于没有处理的铜基体,超疏水表面的腐蚀电流下降了2个数量级,表现出良好的耐腐蚀性。     

ZnO/聚二甲基硅氧烷超疏水薄膜的制备及其性能研究

通过硬脂酸对ZnO粒子的改性,使其表面引入了疏水性的甲基,将改性后的ZnO粒子与低表面能物质聚二甲基氧烷经过混合陈化固化过程后,在钢片上形成聚二甲基硅氧烷/ZnO超疏水涂层。采用接触角分析仪、扫描电镜、红外光谱,表征涂层表面的形貌和疏水性。结果表明,改性后的ZnO粒子在聚合物上构造微/纳米双重粗糙结构表面,涂层表面具有优异的自清洁性,水的静态接触角达161°,滚动角5°。该方法简单有效有巨大的应用前景。     

硅烷偶联剂表面改性二氧化钛粒子超疏水性能

针对无机二氧化钛(TiO2)粒子在有机体系中的分散性问题,采用硅烷偶联剂KH-570对无机填料钛白粉(二氧化钛,TiO2)的表面进行有机化改性;并通过红外光谱(FTIR)、接触角测试、沉降实验、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征表面改性TiO2粒子的结构,测试其超疏水性能,分析超疏水表面形成的机理。结果表明,经KH-570表面改性的TiO2粒子的疏水性和分散性得到明显改善,当KH-570质量分数达到15%时,表面改性的TiO2涂层与水的静态接触角达152.5°,表现出良好的超疏水性能。     

环氧/聚二甲基硅氧烷/MCM-41超疏水涂层的制备与性能研究

针对常规超疏水涂层制备工艺繁琐等问题，以介孔SiO₂纳米颗粒(MCM-41)为填料和载体，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为低表面能改性剂，环氧树脂及其固化剂为成膜物，采用喷涂法制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、接触角测量仪、拉伸试验机对其表面形貌、结构、疏水性及附着力进行表征。重点考察了PDMS改性的MCM-41(MCM-41/PDMS)和树脂基体质量比对涂层性能的影响。结果表明：当MCM-41/PDMS质量分数为55%，可以得到涂层疏水性(接触角150°，滚动角9°)和附着力(7.33 MPa)的最佳匹配，涂层经过胶带剥离300次和磨损150周期后，水接触角仍大于150°。     

制备超疏水棉布的一种简单方法

采用较为简单的层层自组装法,先对棉布进行处理,再以改性后的Ti O2悬浮液浸泡棉布,从而达到棉布表面超疏水的效果。利用接触角测量仪对棉布进行接触角(CA)的测定,利用扫描电子显微镜对棉布表面进行表征。结果显示,采用上述方法处理后的亲水棉布表现出了良好的超疏水性,水滴在试样表面的表现接触角均大于150°,滚动角小于5°,符合超疏水表面的要求。     

低表面能环氧树脂超疏水涂层的制备与研究

制备工艺复杂、表面粗糙结构耐久性差等因素制约了超疏水涂层在现实中的大规模应用。本研究采用十八烷酸对环己二胺四官能团环氧树脂(AG602)接枝改性制备了低表面能环氧树脂SAEP,并将SAEP与疏水纳米二氧化硅粒子共混后涂膜,对其热固化后涂层的性能进行研究。结果表明：当nmSiO₂质量分数为30%时,涂层表面具备超疏水性,水接触角为156.5°,滚动角为5.1°。涂层在承受砂纸45次循环打磨后仍能保持超疏水性。此外,涂层还具备优良的自清洁能力与耐酸碱腐蚀能力。     

聚硅氧烷表面改性TiO2粒子及其超疏水性能

为了提高二氧化钛的疏水性,解决无机二氧化钛填料在有机溶剂中的分散性、相容性等问题,采用含氟含氢乙烯基聚硅氧烷(F-PMHS)对二氧化钛粉体进行表面改性,得到具有超疏水性的改性二氧化钛.通过FTIR、TGA、SEM、接触角测试、沉降实验表征改性后二氧化钛粒子结构,测试其超疏水性能,分析超疏水表面形成的机理.结果表明,F-...     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面,并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理,然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析,采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征,通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰,表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出,纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒,具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°,滚动角为3.5°±0.5°,水滴在涂层表面呈球形,极易滑落,涂层在水中浸泡7天后,接触角没有发生明显变化,表明纸张表面具备了优异的超疏水性能,且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后,接触角仍能达到150°,滚动角为9°,表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏,超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明,涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单,易于实现工业化生产,为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。     

一步法构建超疏水棉织物及性能研究

采用简单易行的一步法制备超疏水棉织物,用聚苯硫醚（PPS）与纳米二氧化硅（SiO2）改变棉织物表面结构,提高粗糙程度,使用二甲基硅油（PDMS）降低棉织物表面能,棉织物多次浸泡后烘干固化。疏水整理后的棉织物与水的接触角达到161.7°,同时表现出良好的抗寒性、耐酸性、皂洗性以及自清洁性。     

铝基超疏水表面的制备及其耐蚀性

对铝基进行恒电流阳极氧化后,采用正辛基三乙氧基硅烷化学改性,制得超疏水膜。采用接触角测试仪、扫描电镜、红外光谱仪、电化学工作站等,研究了所得超疏水膜的静态接触角、表面形貌、结构及耐蚀性。结果表明,经阳极氧化后,铝基构建了粗糙的微纳米结构,再硅烷化处理后,铝基表面的疏水性增强,静态接触角大于150°。超疏水膜使铝在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电位正移0.11V,腐蚀电流密度降低4个数量级,有效地提高了铝的耐蚀性。     

耐腐蚀超疏水超亲油不锈钢网的制备及其在油水分离过程中的应用

以不锈钢网为基底,通过化学刻蚀法制备微米级粗糙表面,通过一步浸泡法将st9ber法制得的疏水亲油纳米Si O2颗粒沉积到粗糙的不锈钢网表面,制备了具有微纳二级粗糙结构的超疏水超亲油不锈钢网。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和接触角测量仪(CA)表征了超疏水超亲油不锈钢网的表面形貌、化学组成和润湿性能,并将其用于油水分离过程中。结果表明,疏水亲油纳米Si O2颗粒成功的沉积到不锈钢网表面;水滴在超疏水超亲油不锈钢网上的接触角最大为151°,煤油的接触角为0°;制备的超疏水超亲油不锈钢网不仅能高效的分离不同种类油和水的混合物,还能高效的分离油和腐蚀性液体(强酸或强碱水溶液)的混合物,其耐腐蚀特性可满足复杂环境下的油水分离要求。     

草莓型微球基自补偿性超疏水涂层的制备及性能

通过KH-560改性光催化纳米Ti O2与3-KH-550改性微米Si O2的偶合反应制备草莓型微球,用氟硅烷改性微球表面,再将其与羟基氟硅油、甲基三丁酮肟基硅烷共混制得超疏水涂料,将其涂覆于基材表面室温固化制得超疏水涂层。利用扫描电镜和光学接触角测量仪对涂层形貌和润湿性进行了表征,并对涂层表面耐久性和自补偿性进行了测试。结果表明:当颜基比为4.5∶5.5时,涂层表面的水接触角可以达到165°,同时草莓型微球表面粗糙度可显著提高涂层的超疏水性;此外该涂层具有优异的耐油污性和耐酸碱性,更为重要的是,由于氟碳链段的自补偿性可以使受损涂层恢复超疏水性。     

超疏水PET织物的制备及其抗菌性能

纺织物表面的超疏水特性将赋予其优异的自清洁性能。以PET无纺布为基材,探索了利用溶胶-凝胶法在预处理后的PET织物表面构筑具有微纳结构的超疏水涂层的方法;并利用扫描电镜(SEM)、接触角测量仪表征了改性PET织物表面的微观结构和润湿性。进一步地,分别以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为试验菌株,通过细菌转移法和抑菌圈法评价与分析了改性PET织物表面的抗菌性能。研究表明:利用改进的Stber溶胶-凝胶过程能够在经碱减量法预处理的PET表面原位形成SiO2纳米粒子;再用含疏水性长链的十二烷基硅烷对这一表面进行改性,并经过表面热处理,就能够成功地在PET织物表面构筑多层次的微/纳结构,从而制得表面具有超疏水特性的PET织物,其接触角可达到163°。这一超疏水PET织物能够抑制细菌在其表面的生长繁殖,表现出了明显的抗菌特性。     

喷涂法制备硅藻土/Al2O3超疏水涂层的研究

以微米级硅藻土和纳米级氧化铝粒子为原料，构筑具有一定粗糙结构的表面，以十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMOS）为低表面能改性剂，以环氧树脂为粘接剂，制得硅藻土/Al2O3基复合超疏水涂层。首先，通过HDTMOS水解液对硅藻土和氧化铝粒子进行表面改性，再加入环氧树脂溶液获得悬浮液，采用喷涂法将上述悬浮液喷涂于基底表面，经加热固化后得到超疏水涂层。通过单因素实验筛选出最佳制备工艺（ V(HTDMOS)∶V(乙醇)=0.04∶1；m(硅藻土)∶m(Al2O3) =1.5∶0.8；m(E51)∶m(丙酮) =1∶5），其表面水静态接触角高达163.4°，扫描电镜观察其表面呈粗糙度均匀的微观分级结构。涂层适用于滤纸、木块、不锈钢板等多种基底，均可表现出优异的超疏水性能。同时，该涂层经过100次的循环磨损实验后，其表面水静态接触角仍高达146.3°。     

纤维基改性SiO2柔性超疏水表面构建研究

采用溶胶-凝胶法以正硅酸四乙酯(TEOS)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为原料,制得改性SiO2溶胶,将其应用于柠檬酸预先处理的棉织物,构建棉纤维基柔性超疏水表面.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察得到改性SiO2溶胶干燥后形成有球形颗粒的致密粗糙膜,改性SiO2红外谱图(FT-IR)显示氨丙基和十六烷基在SiO2表面接枝.当HDTMS浓度为2％时,整理的棉织物静态接触角为155.3°,动态滚动角是8°,达到优异的超疏水效果,经洗涤20次后接触角仍为143.4°,具有疏水耐久性.扫描电子显微镜(SEM)观察得知整理棉纤维洗涤前后表面均具有较好的粗糙结构,整理棉纤维表面形成了牢固的改性SiO2疏水膜.     

二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究

将二氧化硅纳米颗粒和硅树脂制成混合液,采用喷涂法(spray-coating)制备出了具备超疏水性的复合涂层.研究了二氧化硅、硅树脂不同含量配比对涂层疏水性能的影响,结果表明复合涂层的接触角随二氧化硅含量的增加而增加.在二氧化硅含量大于3%(质量分数)时,涂层显现超疏水性;当二氧化硅含量为3%(质量分数)、硅树脂含量为7%(质量分数)时,涂层与水的接触角达到151.6°,滚动角接近0°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面的微观结构,发现超疏水性的涂层具备微-纳复合阶层结构,类球状突起粒径在5μm左右,类球状突起上分布纳米团聚颗粒,直径约为50 nm.这种类似荷叶表面的微(纳复合阶层结构,结合硅树脂的低表面能,使得复合涂层具备了超疏水性能.     

盐酸刻蚀制备铝合金超疏水表面的工艺及自清洁性研究

采用盐酸刻蚀法制备超疏水铝合金表面。用接触角仪、粗糙度仪和扫描电镜对疏水性、表面粗糙度(Ra)和微观形貌进行分析。研究了盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度以及长链烷烃酸对疏水性能的影响。结果表明,随着盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度的增加,铝合金表面粗糙度增加,而接触角先增大后减小。当刻蚀酸浓度为3 mol/L,刻蚀时间为20 min,刻蚀温度为25℃时,效果最佳,经过0.01 mol/L硬脂酸溶液改性后,接触角高达156°。采用长链烷烃酸对表面进行改性,随着烷烃酸碳链的增加,接触角略有增加。超疏水铝合金表面具有较好的自清洁性能。     

盐酸刻蚀制备铝合金超疏水表面的工艺及自清洁性研究

采用盐酸刻蚀法制备超疏水铝合金表面。用接触角仪、粗糙度仪和扫描电镜对疏水性、表面粗糙度(Ra)和微观形貌进行分析。研究了盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度以及长链烷烃酸对疏水性能的影响。结果表明,随着盐酸浓度、刻蚀时间、刻蚀温度的增加,铝合金表面粗糙度增加,而接触角先增大后减小。当刻蚀酸浓度为3 mol/L,刻蚀时间为20 min,刻蚀温度为25℃时,效果最佳,经过0.01 mol/L硬脂酸溶液改性后,接触角高达156°。采用长链烷烃酸对表面进行改性,随着烷烃酸碳链的增加,接触角略有增加。超疏水铝合金表面具有较好的自清洁性能。