超疏水近红外吸收涂层的制备及性能表征

以纳米Si O2为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为粘合剂、Sm2O3为功能颜料,通过合理的涂层结构设计,采用刮涂法制备得到具有超疏水特性的PDMS/Sm2O3复合涂层。分析探讨了PDMS和Sm2O3配比(质量比)、纳米Si O2添加量及表面微纳结构层对涂层性能的影响规律。结果表明,PDMS和Sm2O3质量比对涂层性能具有重要影响,当m(PDMS)∶m(Sm2O3)=6∶4时,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至58.8%,涂层的水接触角可达到113°,明显高于传统聚氨酯基近红外吸收涂层的水接触角。通过在PDMS/Sm2O3复合涂层表面涂覆具有明显乳突状结构特征的PDMS/SiO2微纳结构层,可使涂层实现超疏水特性。PDMS/Sm2O3复合涂层表面经Si O2质量分数为30%的PDMS/SiO2微纳结构层涂覆后,其水接触角可增大到158°,滚动角可低至4°,同时具有较低的1.06μm近红外反射率(61.4%)性能。     

SiO_2/水性聚氨酯疏水涂层的制备及性能研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)和水性聚氨酯(WPU)为原料,以水为分散剂,KH560和KH550为改性剂,采用喷涂工艺制备出SiO_2/WPU纳米复合涂层。研究了SiO_2粒度、SiO_2/WPU质量比、KH560改性SiO_2、及KH550改性WPU等因素对复合涂层疏水性能的影响。结果表明:采用粒度为30 nm的SiO_2、SiO_2/WPU质量比为1∶5、WPU与KH550质量比为10.6∶1时制备的SiO_2/WPU纳米复合涂层疏水效果最好,接触角达138°,从扫描电镜照片可以看出所制备的SiO_2/WPU涂层具有了与荷叶表面相似的微一纳米粗糙结构。     

45#钢表面Ni-W/ZnO超疏水复合涂层的制备及性能研究

采用电沉积工艺并结合喷涂法在45#钢表面制备Ni-W/ZnO超疏水复合涂层,表征了复合涂层的微观形貌和主要成分,并对复合涂层的疏水性、机械稳定性及耐蚀性进行测试分析。结果表明：复合涂层表面形成微纳米分级结构,主要成分为Ni、W、Zn、O、C和Si元素,改性ZnO颗粒在复合涂层中呈较均匀分散状态。复合涂层表面水滴接触角达到151.4°,表现出超疏水性能,并且经20次胶带提拉、20次砂粒冲击和20个周期砂纸摩擦后接触角仍然大于150°,能稳定地保持超疏水性能而且具有良好的机械稳定性。复合涂层还表现出优异的耐蚀性,其腐蚀电流密度仅为6.79×10^-7 A/cm²,极化电阻达到3.25×10⁴Ω·cm²,相比于常规Ni-W合金镀层,能为45#钢提供理想的腐蚀防护作用。     

聚芳醚腈酮/SiC/Si3N4耐高温耐磨纳米复合涂层研究

以新型耐高温聚芳醚腈酮(PPENK)树脂作为涂料成膜物质,纳米SiC和Si3N4共同作为耐磨填料,制备了一系列新型耐高温耐磨PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂料。对复合涂层的摩擦学性能及热性能进行研究,通过扫描电镜(SEM)观察涂层磨损表面形貌,分析涂层磨损机理。结果表明:纳米SiC和Si3N4填料能有效改善纯PPENK树脂涂层的摩擦磨损性能。当PPENK树脂含量为22%,m(SiC)∶m(Si3N4)为3∶2时,涂层摩擦系数最小;当PPENK树脂含量为20%,纳米填料m(SiC)∶m(Si3N4)为1∶1时,涂层磨损质量损失最小。热重分析(TGA)表明无机纳米填料的加入对涂层的热性能有略微增强的作用。PPENK/SiC/Si3N4纳米复合涂层的磨损机理以粘着磨损为主,兼有犁耕磨损。     

透明超疏水SiO2/硅酮胶复合涂层的制备及性能

以疏水纳米SiO_2和中性硅酮结构胶为主要原料,采用喷涂法在玻璃表面制备出透明超疏水SiO_2/硅酮胶复合涂层。采用FTIR、SEM、接触角测量仪和紫外-可见分光光度计对复合涂层的分子结构、微观形貌、润湿性和透光率进行表征。讨论了纳米SiO_2的添加量与涂层表面微结构、水接触角、透明性三者的关系,考察了复合涂层的耐水冲击性能和耐水稳定性能。结果表明:SiO_2/硅酮胶复合涂层表面呈连续的多孔网络状,团聚的SiO_2纳米粒子分散在作为骨架的亚微米级硅酮胶周围,构成了微纳米双尺度的复合粗糙结构。当SiO_2质量分数为2.0%时,复合涂层的水接触角达到最大为169.8°±0.7°,在380～760nm可见光范围内的平均透光率为82.9%;当硅酮胶质量分数为4%时,复合涂层分别经5 h水冲击以及10 d水浸泡后,水接触角仍保持在140°以上。     

纳米二氧化硅改性纸/塑复合用聚氨酯胶粘剂的研究

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了改性纳米Si O2(二氧化硅);然后将其引入至PU(聚氨酯)胶粘剂中,制备了纸/塑软包装复合用无溶剂PU胶粘剂。研究结果表明:硅烷偶联剂(KH-550)已成功接入至纳米Si O2结构中,改性纳米Si O2的单分散性良好且粒径分布在100~200 nm范围内;当w(改性纳米Si O2)=0.8%(相对于胶粘剂总质量而言)时,胶粘剂的剥离强度(为420 N/m)相对最大。     

TiO2/聚二甲基硅氧烷超疏水涂层制备及其金属防腐性能研究

以铝片为基底,采用溶胶凝胶法,制备疏水防腐涂层。以纳米Ti O2和聚二甲基硅氧烷为原料,通过硬脂酸使纳米Ti O2表面由亲水性变成疏水性,然后将改性后的Ti O2与聚二甲基硅氧烷复合,经机械共混、热处理、浸渍提拉等过程,形成超疏水防腐涂层。涂层表面形貌和疏水性采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电镜、接触角分析仪等进行表征。结果表明,复合涂层表面具有微/纳米双重粗糙结构,与水的静态接触角为155°,滚动角8°;采用极化曲线和交流阻抗等电化学法对涂层防腐性能进行表征,结果表明,其腐蚀电位较纯聚二甲基硅氧烷涂层正移0.2 V,而相比裸铝片,腐蚀电位从-926 m V正移至-525 m V,腐蚀电流密度从4.68×10-5A/cm2下降至5.69×10-6A/cm2。     

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.     

PE基聚硅氧烷/改性SiO2超疏水薄膜的构筑

使用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对纳米SiO2进行表面疏水改性,将得到的改性纳米SiO2(OTMS-SiO2)添加到有机硅树脂(SI)中,然后采用两步法在聚乙烯(PE)薄膜表面固化制备了复合涂层SI/OTMS-SiO2.通过FTIR、1HNMR、29SiNMR、TGA对OTMS-SiO2及复合涂层进行了表征,采用接触角测量仪、SEM、AFM对复合涂层疏水特性和形貌进行了测试和观察,最后对复合涂层的耐磨性和附着力进行了分析.结果表明,SiO2表面成功引入了OTMS,且OTMS-SiO2均匀附着在硅树脂涂层上,增加了表面粗糙度,得到了PE基固化超疏水复合涂层.当OTMS-SiO2添加量为正己烷质量的8％时,制得的复合涂层的水接触角为154°,滚动角为7°,并具有良好的耐磨性,其附着力可达4A等级.     

超疏水SiO2@OTES自清洁涂层的制备及性能

以纳米二氧化硅颗粒、正辛基三乙氧基硅烷(OTES)和硅烷偶联剂KH560为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层。在酸性催化剂及有机溶剂中,OTES、KH560将纳米颗粒表面由亲水改性为疏水。探究了纳米SiO₂、OTES、KH560三种原材料含量对超疏水涂层润湿性能的影响。结果表明,当掺杂3.5 g纳米SiO₂,8%的OTES与2%的KH560时,涂层达到最佳疏水效果,其接触角为(154±1)°,滚动角为(3.3±0.5)°。采用SEM、FTIR红外光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)对超疏水SiO₂@OTES材料的表面形貌与化学成分进行了表征。实验表明制备出的超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层具有良好的自清洁防污、耐低温与耐磨性能,且将涂层回收重新制得的表面仍具有超疏水性。     

聚吡咯/纳米CeO_2复合材料的制备及防腐性能研究

以吡咯单体为原料,三氯化铁为氧化剂,加入纳米二氧化铈(CeO2)粒子通过化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)/纳米CeO2复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪对其进行了结构表征。并将涂覆分别含聚氨酯(PU)涂层、PPy/PU复合涂层、PPy/CeO2/PU复合涂层的碳钢片,浸泡在质量分数3.5%的Na Cl溶液中,通过开路电位和极化曲线研究耐腐蚀性能。结果表明,含有PPy/CeO2/PU复合涂层的防腐效果最佳,其腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小,腐蚀速率最小。     

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°。     

核壳结构纳米TiO2/PMMA/PU复合基耐洗刷涂料的制备

为制备水性聚氨酯(WPU)耐洗刷涂料,用硅烷偶联剂改性纳米TiO2,并采用预聚体分散、种子原位乳液聚合法分别制备了TiO2/PU、TiO2/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/PU复合乳液.探讨了n(-NCO):n(-OH)(R值)、纳米TiO2加入方式与含量、MMA/PU质量比及填料与功能助剂类型对Pu耐洗刷性能的影响.透射电镜形貌观察表明:TiO2/PMMA/PU复合乳液乳胶粒子具有以TiO2为核的核壳结构.结果表明乳液种类对涂膜耐洗刷性影响较大,当纳米TiO2含量为0.5%、PMMA/PU质量比1:4时,多层核壳结构复合乳液的耐洗刷性最好,达6 350次;选择片状结构、质地较硬的填料、微纤及防水助剂能显著提高PU涂料耐洗刷性,优化配方可制备出耐洗刷性达10 000次以上PU乳液涂料.     

纳米SiO_2复合材料新工艺

武汉现代工业技术研究院选用某大型企业的副产品成功地合成纳米 Si O2 材料 ,并进行表面疏水改性 (D=1 6nm)。这种具有疏水性的纳米 Si O2 微粒能均匀地分散到塑料用增塑剂中或橡胶用操作油中而制得纳米复合塑料和纳米复合橡胶。纳米 Si O2 材料表面能高 ,为热力学不稳定系统 ,该系统表面吉布斯函数导致纳米粒子易二次集聚成微米粒子。该院打破常规将具有疏水 (亲油 )性的纳米粒子分散在烃及其衍生物中 ,有效防止了纳米 Si O2 的二次集聚 ,为纳米复合材料提供了一种新的制作方法 ,并为有机高分子材料升级换代创造了条件。纳米SiO_2复…     

不锈钢表面PANI/Nd2O3/EP复合涂层的制备与性能

为提高环氧复合涂层在304不锈钢表面的防腐性能,采用原位聚合法将聚苯胺(PANI)和氧化钕(Nd₂O₃)制成PANI/Nd₂O₃复合材料,再将其作为增料剂添加到环氧树脂(EP)中,制得PANI/Nd₂O₃/EP复合涂层。通过改变PANI/Nd₂O₃在环氧树脂中的含量,探究了PANI/Nd₂O₃复合材料对复合涂层的附着力、防腐性能和疏水性能的影响。结果表明：添加适量的PANI/Nd₂O₃复合材料可以提高涂层的附着力,增强其防腐性能及疏水性能。当PANI/Nd₂O₃复合材料的质量分数为4%时,复合涂层的附着力、防腐性能和疏水性能均达到最佳。     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

纳米二氧化钛/氧化锌超疏水涂层的制备及其性能

将纳米TiO2和微米ZnO机械搅拌,制备了纳米TiO2/ZnO复合粒子。通过硬脂酸对其改性,于200°C下烘烤15min,在钢试片上得到纳米TiO2/ZnO复合超疏水涂层。采用扫描电镜、红外光谱和接触角分析仪对涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明,复合粒子经硬脂酸表面改性后引入了疏水性的甲基,形成微/纳米双重粗糙结构。当硬脂酸含量为9%时,所得涂层表面与水的静态接触角为165.3°,滚动角4°。该涂层具有优异的耐溶解性、耐温性及自清洁性。     

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°。     

复合流体涂层用于Cu金属的防腐蚀研究

采用电沉积法在纯铜表面制备了树枝状Cu₂O,经过正十二硫醇改性制备超疏水涂层,将疏水化的Fe₃O₄纳米颗粒与油相混合,注入超疏水铜表面,制备复合流体涂层。采用扫描电镜(SEM)、接触角测试仪对涂层不同阶段的形貌结构、润湿性进行了分析,采用扫描开尔文探针(SKP)研究了超疏水涂层、复合流体涂层与纯铜表面的电位变化,采用电化学阻抗谱和极化曲线等方法研究了超疏水涂层、复合流体涂层在大气环境和3.5 wt.%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,复合流体涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡20 d后,腐蚀电流仍小于超疏水涂层和纯铜的腐蚀电流密度,复合流体涂层具有较好的耐久性和耐腐蚀性。     

电沉积Cu-Zn-SiO_2纳米复合镀层工艺及耐蚀性研究

用电沉积方法在锌合金基体的表面制备Cu-Zn合金镀层和Cu-Zn-Si O2纳米复合镀层,采用扫描电镜(SEM)研究Cu-Zn合金镀层及其Cu-Zn-Si O2纳米复合镀层的表面形貌。采用络合滴定法和称重法确定掺杂纳米Si O2粉末的质量。采用浸泡法和电化学极化法(Tafel曲线)研究不同电镀时间的两类镀层在5.0wt%Na Cl和5.0wt%HCl溶液中的腐蚀行为。研究结果表明:纳米Si O2粉末的最佳掺杂量为2.0 g·L-1。通过与合金镀层比较,纳米复合镀层在5.0wt%Na Cl和5.0wt%HCl溶液中都表现出极好的耐腐蚀性能。此外,对不同施镀时间的纳米复合镀层耐蚀性能进行比较,最终确定适度最佳时间为4.0 min。