透明超疏水涂层制备技术研究进展

透明超疏水涂层兼具独特的超疏水性及光学透明性,由于其有着优异的自清洁性能,它可广泛应用于生产生活中的诸多领域.在不同基材上如何构建透明的超疏水涂层有着十分重大的研究价值,本文阐述了近年来透明超疏水涂层的制备方法进展,总结了透明超疏水涂层存在的主要问题及其发展方向.     

透明超疏水玻璃表面的制备及性能研究

目的研究透明超疏水玻璃的制备及性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料制成半透明乳液,然后将乳液喷涂在玻璃表面,再通过接触角测试、透光率测试仪等手段对玻璃表面的性能进行研究。结果在玻璃基材表面构建了与水滴接触角高达158°±2°,滚动角低至1°的透明超疏水表面。当喷涂液中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%时,获得的超疏水玻璃表面具有优异的防水性、抗污易清洁性和透明性。结论在玻璃基底上制备透明超疏水表面可以大大提高玻璃表面的防水、防污性,并使玻璃表面更易于清洁,有利于减少玻璃包装材料清洗时的用水量和洗涤剂用量,从而增强玻璃包装材料的生态环保效应。     

双层透明耐磨超疏水膜层的制备及界面结构控制

以正硅酸乙酯为前驱体,以溶胶-凝胶法制备的SiO_2溶胶作为黏结剂,首先将SiO_2溶胶在玻璃上旋涂成膜作为底层黏结层,再将亲水型气相SiO_2纳米颗粒与SiO_2溶胶混合后在底层上旋涂成膜作为上层微纳米凹凸膜层,制得双层透明耐磨微纳米凹凸膜层;同时采用KH560嫁接改性的SiO_2纳米颗粒替代未处理的SiO_2纳米颗粒,制得改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层,研究了膜层制备工艺以及SiO_2纳米颗粒改性对膜层界面结构的影响。结果表明,当旋涂转速为400 r/min、膜厚为1.39μm时,底层黏结层具有优异的透光性和耐磨性;紫外臭氧照射20 min后,水接触角为0°,形成高化学活性的亲水性表面。经氟硅烷表面修饰,双层透明耐磨微纳米凹凸膜层和改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层的水接触角分别为151.23°、150.82°,呈现超疏水性;在1 kg/cm~2的荷载作用下,往复打磨200次后,它们的水接触角分别达到121.97°和126.45°,平均面粗糙度保持率高达51.62%和66.33%,下降幅度小,呈现优良的耐磨特性。耐磨特性与界面处的空隙、孔洞密切关联;SiO_2纳米颗粒的改性能够有效地减少界面处的空隙、孔洞,提升膜层的耐磨特性。     

透明超疏水表面的制备与抑霜性能研究

本文介绍了一种透明超疏水表面的制备方法,并在冷表面温度(-3～5℃)、相对湿度(20％～60％)下研究了其抑霜性能.结果表明:用纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷制备的透明超疏水玻璃表面的最大接触角可达到154.1°,透光性能良好;在自然对流条件下竖直放置的超疏水玻璃表面有良好的抑霜效果,形成的霜层先是呈麦穗状,后期呈无规则...     

热氧化法制备透明超疏水ZnO薄膜

高透明性的无机超疏水薄膜材料具有广阔的应用前景，采用磁控溅射法制备出表面具有纳米结构的金属Zn前驱体薄膜，并利用在低气压5Pa，温度350℃热氧化方法对其采取了处理，获得了接触角为151°，可见光透过率达80％以上的超疏水ZnO薄膜。SEM表明薄膜由100nm短棒状的ZnO堆积而成，通过XRD，IR的测量与分析，进一步讨论了沉积条件及热氧化处理对超疏水透明ZnO薄膜形成机理。     

新型硅丙透明疏水膜的制备及性能

以硅烷偶联剂KH 560和以溶液法制得的含羟基的丙烯酸树脂为原料,通过硅氧基与羟基的水解缩聚反应,制备了透明的有机硅疏水膜。用FT-IR、GPC、固含量的测试以及接触角测定,对合成产物结构和亲/疏水特性进行分析表征,并讨论了KH 560的添加对疏水膜耐水性和耐热性的影响。     

仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备

PVDF用于建筑膜材料的表层不能满足防污自洁要求。基于荷叶效应原理,采用模板法制备具有粗糙表面的PVDF膜,以CF4为气氛采用低温等离子体技术对薄膜进行低表面能改性。结果表明,粗糙度对膜的疏水性有影响显著;等离子体改性后膜的疏水性能显著提高,达到静态接触角为166.1°,滚动角1.4°的超疏水;SEM图、AFM图显示膜表面具有类荷叶的微纳米分级结构;等离子改性的条件为处理时间5min,压力60Pa,功率200W。     

透明超疏水疏油涂层的制备及性能

以纳米SiO2和聚合物为原料,采用喷涂的方法,在不同基材的复杂工件表面形成均一涂层,并研究了SiO2含量对涂层性能的影响。结果表明,所得涂层与水接触角>150°,与油的接触角超过90°,具有超疏水性和疏油性。此外,涂层具有很好的透明性,涂层硬度高达6H,附着力达到5B。适当添加纳米SiO2,涂层的疏水性、疏油性以及透过率均得到增强。     

透明超疏水聚乙烯薄膜的制备及性能分析

目的研究包装透明超疏水聚乙烯(PE)薄膜的制备方法及其性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料,将纳米二氧化硅溶于无水乙醇制得二氧化硅半透明溶液,采用浸渍提拉法将PE膜在二氧化硅溶液中浸泡数分钟后提拉取出并自然干燥,然后用扫描电子显微镜、接触角测量仪、透光率雾度测定仪测量膜表面的性能,并进行研究分析,用污水浸泡样品数天后测量其抗污性。结果成功制备了透明超疏水PE薄膜,其表面与水的接触角高达(171±2)°,滚动角低至1°。当纳米二氧化硅的质量浓度为10 mg/mL时,其薄膜表面表现出了优异的透明性、防水性和抗污染自清洁性。结论采用简易方法制备了透明超疏水聚乙烯塑料薄膜,提高了聚乙烯膜超疏水自清洁的性能,大大增强了聚乙烯膜在包装领域的应用前景。     

透明超疏水涂膜的研究进展

透明超疏水涂膜不但具有超疏水表面的独特性能,而且对可见光具有良好的透光性,在生产和生活中有着广泛的应用潜力,已逐步成为超疏水表面领域的一个研究热点。介绍了超疏水涂膜的透明性,并归纳了近年来透明超疏水涂膜制备方法取得的新进展。根据现有的理论和研究,提出利用氟硅烷类低表面能物质,与溶胶-凝胶法、相分离技术、等离子体刻蚀等能提供表面微观结构和粗糙度的技术有机结合,并控制好粗糙度与可见光透过率之间的关系,可制备出适用的透明超疏水涂膜。     

铝合金超疏水转化膜的制备与性能

通过超声辅助FeCl3/HCl混合溶液化学刻蚀、高锰酸钾钝化和超声沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(PFCPS),在AA6061铝合金表面构建一层超疏水转化膜。采用场发射扫描电镜、接触角测试及红外光谱分别表征该超疏水转化膜的微观形貌、疏水性能和化学成分。结果表明:铝合金经超疏水处理后,不仅其水接触角可达到153°,且具有较好的自清洁性、抗酸碱侵蚀能力、耐摩擦能力和抗腐蚀能力。相较于传统的静置法,超声制备的超疏水铝合金表面不仅可改善PFCPS在Al基体表面自组装的均匀程度,而且提高其与铝合金基体的结合力,形成具有良好防护性能的超疏水保护层。     

仿生超疏水PVDF膜的制备与表征

以荷叶效应为理论基础,探讨了基于模板法的防污自洁PVDF膜的制备。重点研究了表面粗糙度及粗糙表面的表面能对PVDF膜拒水及拒油性能的影响。采用静态接触角及滚动角、集灰实验表征PVDF膜的自清洁性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析膜表面的形貌。结果表明:由模板法制备的膜表面的粗糙度对静态接触角有很大的影响,合适的表面微凸体直径能够增大接触角,PVDF膜表面静态接触角可达152°;掺杂低表面能物质的膜的接触角随表面能的减小而增大,其静态接触角高达168°,滚动角约为2°;集灰实验结果表明,水滴能将膜表面的灰尘带走,证明本实验赋予了PVDF膜良好的防污自洁性能。     

钢铁表面超疏水膜的制备与表征

采用水热法结合氟硅烷修饰直接在钢铁表面制备超疏水膜。疏水膜的疏水性与钢铁基底的微纳米结构有重要关系。结果表明,以乙二胺为溶剂,经140℃水热反应4h和160℃水热反应5h,可以在钢铁表面制得具有次级网状结构的正八面体、花状等微纳米精细结构,再经氟硅烷修饰后表现出良好的超疏水性,与水滴的接触角分别达到156.49和165.31°。XRD的分析结果表明,该微纳米结构的主要成分是Fe3O4,它的形成一方面提供了制备超疏水表面所必须的微纳米精细结构,另一方面又为与氟硅烷发生反应生成牢固的薄膜创造了条件。电化学分析结果表明,超疏水膜层的存在显著降低了钢铁基底的腐蚀倾向。     

超疏水膜的研究进展

近年来,由于超疏水膜表面在自清洁、微流体系统和特殊分离等方面的潜在应用,超疏水性膜的研究引起了极大的关注.本文着重讨论了超疏水膜的化学组成及物理结构、制备方法,并对超疏水膜的发展方向进行了展望.     

超疏水性透明涂层的研究进展

超疏水性固体表面是指表面对水的接触角在150°以上,前进接触角和后退接触角的差＜10°的固体表面.超疏水性透明涂层具有自清洁的表面性能,在许多领域具有潜在的应用价值.本文就超疏水性透明涂层研究的理论发展和该领域近年来取得的一些重要研究成果进行评述,并扼要分析了该领域今后的发展方向.     

疏水膜在十二烷基苯磺酸钠溶液中的浸润研究

分别将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)平板膜浸润到十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,通过测量膜的重量随时间的变化进行膜浸润的研究,同时考察膜材料、活性剂溶液的浓度和温度对微孔膜润湿的影响.实验结果表明:PTFE膜的润湿速率远低于PVDF膜的;增大溶液的浓度或升高温度在相同润湿时间膜孔浸润百分率增大.基于毛细管渗入机理和膜孔径对数正态分布函数,提出微孔膜的润湿百分率与时间的理论方程,并且对PVDF膜的润湿实验数据进行拟合,得到较好的拟合效果.     

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°。     

PVDF超疏水微孔膜调控研究

提高疏水膜表面的疏水性是降低其应用过程中润湿风险的有效方法.为了便捷有效地调控膜结构从而提高膜的疏水性,采用非溶剂致相分离法,以水作为非溶剂添加剂,希望通过调节初生膜的预蒸发时间这一最便捷的手段,调控膜的结构及疏水性.结果表明,随着预蒸发时间的延长,铸膜液黏度增加,有利于膜表面凝胶化的形成,从而在膜表面构建出均一超疏水结构.当预蒸发时间达到120 s时,膜表面的水接触角达到151.2°,膜的气体渗透通量为40.9 mL/(m~2·s·Pa),透水压力达到65.3 kPa.     

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。     

铝合金表面有机硅烷超疏水膜的制备及其耐蚀性

有机硅烷薄膜可有效保护铝合金.配制了十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)溶液,通过自组装的方法在铝合金表面制备了超疏水有机硅烷薄膜,研究了薄膜的表面形貌、化学结构及耐蚀性.结果表明:制备的有机硅烷薄膜可达到超疏水状态,表面接触角为158°,且对铝合金表面有显著的防腐蚀作用,保护效率达到89.2%.