SiO_2/PDMS复合透明超疏水涂层的制备与性能研究

使用十八烷基三氯硅烷对纳米SiO_2原料进行了表面疏水改性,然后采用二步旋涂法在玻璃基片上制备了SiO_2/聚二甲基硅氧烷(SiO_2/PDMS)复合透明超疏水涂层。结果表明:纳米SiO_2及其团聚体镶嵌在硅橡胶基体表面形成粗糙结构,SiO_2/PDMS复合材料表面水接触角高达164.5°,水滚动角为4.7°;另外,SiO_2/PDMS复合材料在350~800nm波长范围其透光率大于75%,具有较高的透明性。     

静电纺丝法制备超疏水氟硅改性纳米SiO_2/PET共混膜

利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷对SiO_2纳米粒子进行表面改性,制备得到氟硅改性SiO_2纳米粒子(M-SiO_2),并将其与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共混后溶于六氟异丙醇(HFIP)溶剂中进行静电纺丝。采用接触角测量仪、扫描电镜和X射线光电子能谱研究了M-SiO_2/PET电纺膜的疏水性能、表面形貌以及化学组成。结果表明,静电纺丝法制备的M-SiO_2/PET共混电纺膜对水的接触角可高达155.2°,并且对水的滞后角仅为3.4°,即具有超疏水性能。     

溶胶-凝胶法制备超疏水PMHS-SiO2涂膜

通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO_2)溶胶,并以含氢硅油(PMHS)为改性剂,对SiO_2粒子表面进行疏水化处理,然后在玻璃基片上提拉成膜和加热凝胶化,制备出超疏水PMHS-SiO_2涂膜。通过接触角测定、红外光谱、透射电镜、扫描电镜、湿热老化等手段对涂膜的制备条件、结构与性能进行了研究。结果表明,在PMHS/SiO_2质量比为1:1、改性时间为4 h、涂膜热处理温度170℃、热处理时间3 h的条件下,可制得具有优良超疏水性的PMHS-SiO_2涂膜,其水接触角可达163°,滚动角可低至3°-5°,且具有优异的耐湿热老化性能。对改性前后的SiO_2溶胶和PMHS-SiO_2涂膜的结构形态研究发现,PMHS与SiO_2表面产生了化学结合,形成了PMHS-SiO_2杂化交联材料;涂膜表面被疏水性PMHS包覆,同时较均匀地分布着许多粒径为50-400 nm的微米-纳米双重粗糙度的微凸体,这是产生优异的超疏水性能的主要原因。     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

纳米TiO2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。     

具有自洁和耐磨功能SiO2/TiO2减反膜的制备与研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸正丁酯(TBOT)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了SiO2溶胶和TiO2溶胶,利用浸渍提拉法制备了SiO2/TiO2双层减反膜.用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振光谱仪和接触角测量仪等分析表征了薄膜的特性,以光催化降解甲基橙溶液实验来评价薄膜的自洁功能,考察了SiO2/TiO2双层减反膜的耐磨擦性.结果表明,SiO2/TiO2双层减反膜在400~800nm可见光波段的透光率最高可达97.2%,薄膜表面平整,结构致密且粗糙度小,经紫外灯照射后薄膜的水接触角接近0°,光催化2h后可将5mg/L的甲基橙溶液降解43.6%.SiO2/TiO2减反膜还具有优良的耐磨擦性能.     

纳米SiO_2对阿魏酸分子印迹复合膜的影响研究

以PVDF微孔滤膜为支撑膜,纳米SiO_2为无机添加材料,阿魏酸为模板分子,α-甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,制备含纳米SiO_2的阿魏酸分子印迹复合膜。采用红外光谱测试证明了纳米SiO_2是以纯物理状态存在于聚合物印迹层中,通过平板超滤装置对改性膜的分离性能、水通量、接触角和承压能力进行了研究,结果表明,膜对阿魏酸仍然具有较高的分离性能,水通量和承压能力也比阿魏酸分子印迹复合膜有所提高。     

基于纳米TiO_2逐层自组装的聚偏氟乙烯膜亲水化改性研究

采用逐层自组装方法,利用三乙烯四胺盐对纳米TiO2的吸附作用,把直径约20nm的TiO2颗粒逐层组装到聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,研究了纳米TiO2组装层数对PVDF改性膜接触角的影响,发现当组装层数为1和3时改性PVDF膜初始接触角略有增大,而随着冻结时间延长改性PVDF膜接触角显著减小。当组装层数为5时PVDF改性膜的初始接触角从101.2°显著减小到72.1°,并在1min内被水滴完全浸润,探讨了纳米TiO2组装PVDF改性膜微观结构对其亲水性能的影响机制。研究结果可用于发展分散均匀的高亲水性PVDF膜,提高PVDF膜的抗污染性能并延长其循环使用寿命。     

低折射率疏水SiO_2薄膜的制备和表征

为了制备低折射率疏水SiO_2薄膜,将正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DDS)在碱性条件下共水解缩聚,再以六甲基二氮硅烷(HMDS)做进一步的改性,采用提拉浸渍工艺在玻璃基底上制备单层增透膜。通过对溶胶粘度随老化时间的变化规律及HMDS添加对薄膜接触角影响等的分析与研究,制备了接触角最大的低折射率薄膜;同时对薄膜的红外特性、透过率、折射率进行了表征。结果表明:TEOS和DDS共水解缩聚提高了膜层疏水性,经HMDS改性后,薄膜的接触角为149°,折射率为1.12。     

超疏水-超亲油纤维膜的构筑及其在油水分离中的应用

在水溶液中,氧化石墨烯(GO)/阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复合膜通过一个独特的自组装过程制备,随后在室温下,硼氢化钠溶液快速还原中,产生基质负载的导电性纤维膜。利用电解原理在导电性纤维膜表面上镀上一薄层Cu微纳米颗粒。在光滑的纤维骨架表面通过复合Cu微纳米颗粒构筑具有一定粗糙度的微纳米结构,同时在Cu微纳米颗粒表面修饰上低表面能的硬脂酸,制备具有超疏水-超亲油界面特性的复合材料,接触角到达153°,以实现高效油水分离的目的。     

改性纳米SiO2微球的制备及其在果蔬保鲜中的应用

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO_2微球并对其接枝改性,与壳聚糖/淀粉溶液复合后应用于圣女果保鲜包装中。通过扫描电镜、红外光谱、粒径分析等表征,考察纳米SiO_2成球工艺参数和接枝改性效果;并研究了添加不同质量分数的改性纳米SiO_2微球对壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜溶液保鲜效果的影响。结果表明:添加5 m L浓氨水、2.8 m L正硅酸四乙酯、40 m L乙醇并通过缓慢滴加的方式制备得到的微球粒径均一、分散性好;经硅烷偶联剂KH550接枝改性后的纳米SiO_2微球,能够改善复合膜的多项性能;当添加质量分数为3%的改性纳米SiO_2微球时,壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜的保鲜效果较好。     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯透明复合材料的制备及透光率

首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对纳米SiO_2进行表面改性(SiO_2-MPS),再通过原位聚合法在SiO_2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。采用熔融共混法将未改性和改性SiO_2与PMMA共混制成预分散母料,再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO_2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO_2和纳米SiO_2/PMMA复合材料的结构进行表征,并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明:SiO_2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO_2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键,接枝率分别达到10.01%和22.95%,SiO_2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好,团聚现象明显减少,与纯PMMA相比,SiO_2/PMMA、SiO_2-MPS/PMMA和SiO_2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升,透光率达到90%左右,最高可达94.2%。     

KH570原位改性纳米SiO_2球状颗粒的制备及疏水效果评价

为了制备疏水纳米SiO_2,提高在聚合物中的分散性,利用改进的Stber法合成出纳米SiO_2;依据脱醇缩合原理,用有机溶剂置换醇水溶剂,以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)作为改性剂对其进行原位改性;通过红外光谱分析、扫描电镜、粒度分析及一系列疏水性能测试表征产物结构并评价疏水效果。结果表明,经表面改性纳米SiO_2成功接枝上有机基团,颗粒形貌呈规则的球形,粒度约为50 nm,团聚现象明显减弱。通过疏水效果测试,改性后的纳米SiO_2能在有机溶剂中均匀分散,且在石蜡溶剂中能稳定存在1年以上;因其吸水率减小至28%,亲油化度增大至62%,接触角由23. 1°增大至129. 8°,可见疏水效果大幅提高。通过研究改性条件得出:最佳改性剂浓度为60%,最佳改性温度为100℃,最佳改性时间为25 h。     

二氧化硅/聚乙烯基倍半硅氧烷超疏水涂层的制备与表征

采用溶胶-凝胶法,以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对亲水性醇溶胶进行疏水改性,并采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射对涂层表面形貌、结构进行分析。结果表明,VTMOS在对Si O2进行疏水改性的同时,也在氨水的催化作用下通过自身的水解缩聚反应生成了具有规整圆球状聚乙烯基倍半硅氧烷微粒(PVSQ),使较小的纳米级改性Si O2粒子分散于生成的较大的PVSQ微球状粒子表面,不仅改善了Si O2的团聚现象,而且形成了截留更多空气的Si O2-PVSQ复合界面,减少了液滴与固体表面的接触,与含单一疏水Si O2粒子的醇溶胶制备的涂层相比,使得涂层的水接触角(WCA)从143°提高到167°,并使滚动角(SA)从25°下降为3°,实现了真正意义上的超疏水。     

基于纳米SiO_2颗粒的硅酸盐玻璃表面疏水改性的研究

以硅酸盐玻璃为基底,酸性SiO_2溶胶、碱性SiO_2溶胶和3种不同酸碱比例的SiO_2溶胶混合液为浸渍拉膜液,通过提拉镀膜工艺,再经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰制备了疏水涂层。研究了酸性SiO_2溶胶、碱性SiO_2溶胶以及酸碱混合SiO_2溶胶对疏水涂层的湿润性、硬度及稳定性的影响,并考察了涂层的表面形貌。结果表明:碱性SiO_2溶胶涂层的疏水性能显著优于酸性SiO_2溶胶涂层,在硬度表现上则相反;且当V酸性∶V碱性=3∶7时,碱性SiO_2颗粒之间能够相互桥接,并粘结在玻璃基底表面,形成良好的结合力和一定的粗糙度结构,使得酸碱混合SiO_2溶胶涂层的疏水性能最佳。此时其接触角为128.2°,硬度≥6H,在自然光下放置35d或流水冲洗5次后仍具有较好的疏水性能,表现出良好的疏水稳定性。     

镀锌钢板表面改性纳米SiO_2复合磷化膜的性能

纳米材料在表面处理领域应用广泛,但在磷化工艺中的应用尚处于起步阶段。选用小分子量的乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对纳米SiO_2进行表面改性处理,改善其在溶液中的分散性,将改性纳米SiO_2加入预先配制的基础磷化液中,在镀锌钢板表面制备出复合改性纳米SiO_2的无镍晶态磷化膜。通过电化学测试、中性盐雾试验、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了改性纳米SiO_2对磷化膜层性能的影响。结果表明:乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米SiO_2分散性良好,在磷化液中加入改性后的纳米SiO_2可以较大地提升磷化膜层的耐蚀性,从而提高纳米材料在汽车制造工业中的应用效果。     

Cr/CrN/Cu-TiN膜的成分与性能研究

为了使手术器械具有疏水抗菌性,我们在手术器械表面制备了具有微纳米结构的Cr/Cr N/Cu-Ti N膜。基体表面微纳米化用化学刻蚀法,膜层制备用高功率脉冲磁控溅射法,试样检测用SEM、EDS、接触角测量仪和涂层附着力自动划痕仪等。试样薄膜抗菌元素Cu含量随偏压增大从3.09%降到1.77%;膜基结合力随偏压增大呈先增后减趋势,-50 V时膜基结合力最大,为34 N;比较基体未经刻蚀处理和经过微纳米化刻蚀处理的试样的疏水性,差异明显,前者的水接触角为78°,后者的水接触角为132°。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。     

水玻璃法SiO_2气凝胶的制备及其疏水改性

以水玻璃为硅源,水为溶剂,采用冷冻干燥法制备了纳米多孔SiO_2气凝胶材料。采用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅胺烷(HMDS)进行疏水改性,以减少样品在使用过程中的收缩和坍塌。结果表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶的表观密度为0.1682g/cm3,比表面积为363m2/g,HMDS疏水改性SiO_2气凝胶的表观密度为0.2536g/cm3,比表面积为336m2/g。SEM测试结果表明,所得产品具有非晶纳米介孔结构。接触角测定分析表明,TMCS疏水改性SiO2气凝胶与水的接触角为149°,表现出良好的疏水性。     

四乙基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝二氧化硅油水分离膜的研制EI北大核心CSCD

利用四乙基氢氧化铵(TEAH)和酸性高锰酸钾对聚偏氟乙烯(PVDF)粉体进行改性,得到含有羟基改性的PVDF,再将四氯化硅(Si Cl4)水解后的原硅酸通过分子内脱水缩合的方法接枝到改性PVDF骨架上,通过浸没沉淀相转移法制得聚偏氟乙烯接枝二氧化硅(PVDF-g-SiO_2)油水分离膜。研究了TEAH含量对PVDF粉体接枝二氧化硅(SiO_2)的接枝率和油水分离膜性能的影响,同时采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-X射线能谱和视频光学接触角测量仪测试了膜的结构和表面接触角。结果表明,TEAH使PVDF脱去部分氟化氢(HF)产生碳碳双键,双键经酸性高锰酸钾(KMnO_4)氧化生成羟基,SiO_2接枝到改性的PVDF粉体,硅元素均匀地分散在分离膜中。PVDF粉体接枝SiO_2的接枝率随着TEAH的含量增加而升高,分离膜的水通量随接枝率的升高先增加后降低。TEAH质量分数为1.4%,分离膜的接触角降低到62.8°,膜中SiO_2的接枝率和水通量分别为6.25%、889.5 L/(m2·h),截留率和水通量恢复率分别达到94.3%和90.4%,衰减率为9.6%。