氟化SiO2纳米颗粒双疏涂层的制备及性能研究

采用氟化硅烷偶联剂对合成的单分散SiO2纳米颗粒进行表面接枝改性,并通过旋涂法将制备的氟化SiO2颗粒沉积在硅晶基板上.采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和接触角测量仪对氟化SiO2纳米颗粒涂层的表面形貌、化学组成、接枝密度和润湿性能进行分析表征.结果表明:氟化硅烷偶联剂在SiO2纳米颗粒表面的接枝密度为5.94 nm-2;制备的氟化SiO2纳米颗粒薄膜具备微纳米双重复合网络结构,增加了涂层表面的粗糙程度;氟化SiO2纳米颗粒涂层展现出超疏水和强疏油性能,水和柴油在氟化SiO2纳米颗粒薄膜上的接触角分别为158.4°和125.7°.     

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。     

硬脂酸改性纳米纤维素晶体/纳米ZnO复合材料的制备与表征

通过硫酸水解微晶纤维素法制备纳米纤维素晶体(CNC),将其与一定量的纳米氧化锌复合制得复合材料;然后使用一定量的硬脂酸对复合材料进行改性,并将所得改性后的溶胶在120℃下鼓风干燥2 h,即可得到硬脂酸改性的CNC/纳米ZnO复合疏水材料。并采用X-射线衍射仪、场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱和接触角分析仪对复合材料的表面形貌和疏水性进行了表征及揭示。结果表明,CNC/纳米ZnO复合材料构成微/纳米双重粗糙结构,经硬脂酸表面改性后引入了憎水基团甲基,使其具备一定的疏水性能,在最优制备工艺条件下疏水角可高达到145.6°。     

聚苯乙烯/纳米SiO_2复合材料的制备

经硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米SiO2表面具有大量可反应性基团-CH=CH2。以苯乙烯和改性后的纳米SiO2为原料,利用自由基聚合反应,制备得到聚苯乙烯/纳米SiO2复合材料。FT IR和TG证明聚苯乙烯大分子链已成功接枝到纳米SiO2粒子表面。由于扩散作用的影响,相对于偶氮二异丁腈引发聚合反应,热聚合反应具有更高的接枝率。     

改性凹凸棒土对软质聚氯乙烯中增塑剂抽出性的影响

采用硅烷偶联剂对凹凸棒土(ATP)纳米粒子一次改性后,再引入硬脂酸进行复合改性处理,得到了表面有机化、强疏水性的ATP,通过红外光谱分析、接触角测试、比表面积测试以及热重分析研究了改性前后ATP的结构和性能变化。采用熔融复合法制备了软质聚氯乙烯(PVC)/ATP纳米复合材料,测定其溶剂抽出性能、力学性能等。结果表明,复合改性后的ATP与PVC相容性较好,降低了PVC中增塑剂在溶剂中的抽出率,并提高了其力学性能。     

纳米TiO2-g-PAN复合粒子的合成与表征

采用乙烯基三叔丁基过氧硅烷偶联剂(AC-70)改性纳米二氧化钛(TiO2)粒子,在纳米TiO2粒子表面引入不饱和双键,然后通过溶液聚合在纳米粒子表面接枝聚丙烯腈(PAN),形成TiO2-g-PAN复合纳米粒子,探究了其最佳合成工艺,采用红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征;并对改性前后的纳米TiO2粒子进行了亲水亲油性测试、接触角测试、扫描电子显微镜分析及紫外线吸收测试。结果表明,PAN成功接枝到纳米TiO2表面;TiO2-g-PAN复合纳米粒子的最佳合成工艺为:反应温度75℃,反应时间5h,纳米粒子和单体之比为1∶6,引发剂用量为1.0%;纳米TiO2经过改性后表面由亲水性变为亲油性,接触角增大,纳米粒子的团聚现象得到明显改善;纳米TiO2-g-PAN粒子具有优良的紫外线吸收性能。     

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°。     

金红石型纳米TiO_2改性纳米复合氟碳涂层的制备与性能研究

采用氟硅烷偶联剂改性金红石R型纳米TiO_2,并用作常温固化氟碳树脂FEVE的填料,制备了疏水性金红石型纳米TiO_2改性纳米复合氟碳涂层。以红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征了其微观结构,以接触角测量仪测定了其疏水性、计算了其表面能,按国家及电力行业标准测定了其理化与电气性能。结果表明,制备的纳米复合氟碳涂层对水静态接触角为121°,具备良好的疏水性。理化及电气绝缘性能测试结果表明,其体积电阻率为2.5×10~(10)Ω·m,击穿场强为21.1 kV/mm,符合绝缘子国家标准,制备的涂层具有优良的防污闪性能。     

基于纳米二氧化硅的防冰疏水涂层的制备及性能研究

采用HTPS(端羟基聚二甲基硅氧烷)和APTES(氨基丙基三乙氧基硅烷)改性纳米SiO_2,并制备了改性纳米SiO_2/氟硅树脂-环氧树脂(M-SR)复合涂料。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜对改性前后纳米SiO_2颗粒,以及M-SR复合涂料的结构和表面微观形貌进行了表征,并通过水接触角、水滴结冰时间和覆冰层的剪切附着强度评估了M-SR复合涂层的防覆冰效果。结果表明,经过HTPS和APTES改性后,纳米SiO_2颗粒表面的亲水基团被HTPS和APTES中低表面能的甲基取代,纳米SiO_2表面能更小,疏水性能更佳。随着改性纳米SiO_2颗粒含量的增加,M-SR复合涂层的疏水性增强,纳米SiO_2颗粒含量为50%的M-SR复合涂层综合性能最优,水接触角168.1°,水滴结冰时间279 s,覆冰剪切粘附强度小于5 kPa,是较为理想的防覆冰材料。     

超疏水性铁基块体非晶合金的制备及表征

开发了一种简单的电化学腐蚀和硬脂酸分子自组装两步表面改性方法,制备了超疏水性Fe基块体非晶合金(Fe48Cr15Mo14B6C15Y2,at%)表面。利用XRD,SEM,激光共聚焦仪和接触角测量仪对非晶合金结构、表面形貌和润湿性进行表征发现:经过电化学腐蚀后,非晶合金表面出现微/纳米复合多孔结构腐蚀层.;再经过硬脂酸的四氢呋喃溶液化学修饰后,其接触角达到151°。分析认为复合多孔结构和低表面能硬脂酸修饰两方面因素共同作用实现了超疏水性。     

短氟碳链含氟硅烷偶联剂及其疏水涂层的构建

以三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)、二甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为主要原料,通过阴离子开环聚合和硅氢加成反应合成了一系列短氟碳链含氟硅烷偶联剂。载玻片表面经纳米二氧化硅溶胶涂膜和硅烷偶联剂表面修饰得到疏水涂层。探究了不同硅烷偶联剂对于涂层疏水性、附着力、硬度、透过率等性能的影响。结果表明,同类型含氟硅烷偶联剂中氟含量越大,其修饰的涂层接触角越大;相似相对分子质量及氟含量情况下,直链型含氟硅烷偶联剂修饰的涂层疏水性优于支链型修饰的涂层。经含氟硅烷偶联剂修饰的疏水涂层中,接触角最大的是由聚合度为9的支链型含氟硅烷偶联剂(DF3)修饰的涂层,可达141.6°。疏水涂层的附着力均达1级,硬度均达H,可见光透过率高于82.9%,具有良好的自清洁性能。     

纳米二氧化硅的疏水改性及其对Pickering乳液的稳定作用

为了探究固体粒子对乳液的稳定作用,采用L-赖氨酸作为催化剂合成纳米SiO2粒子,并用六甲基二硅胺烷(HMDS)对纳米SiO2粒子进行表面疏水改性,将经过HMDS改性后的纳米SiO2粒子作为稳定剂制备出Pickering乳液。通过粒径分析仪、场发射透射电子显微镜、FTIR、TG-DSC、接触角测量仪、光学显微镜、电导率仪分别对纳米SiO2的制备、表面改性和Pickering乳液的性能进行了表征。结果表明,成功合成出粒径小且形貌均一的硅球,具有疏水性的三甲基硅基成功接枝到纳米SiO2的表面;不同纳米SiO2浓度制备的Pickering乳液,发现随着SiO2浓度的增大,乳液的稳定性逐渐增强,乳液液滴直径呈现减小的趋势;不同油水比制备的Pickering乳液,发现随着油相体积的增大,乳液的稳定性呈现增大的趋势。     

高疏水性硅橡胶防污闪涂料的制备及其性能研究

以端羟基聚二甲基硅氧烷、不同粒径的改性二氧化硅粒子、硅烷偶联剂及助剂为原料,采用有机-无机杂化纳米技术,制得具有高疏水性能的室温硫化(RTV)硅橡胶防污闪涂料。采用扫描电镜表征了涂层的表面形貌,用静态接触角测试仪测定了二氧化硅用量对涂层的憎水性及憎水迁移性变化。结果表明,固定纳米级二氧化硅的用量,当微米级二氧化硅用量为10份时,涂层表面形成一定的微米二级粗糙结构,涂层表面接触角为131.50,具有较高的疏水性能;同时,涂层也具有优良的憎水迁移性。此时,硅橡胶的拉伸强度为2.08 MPa,伸长率581%,撕裂强度5.65 kN/m,体积电阻率1.38×1015Ω·m,污秽湿工频闪络电压3 kV,阻燃性FV-0级。     

Fabrication of durable hydrophobic cellulose surface from silane‐functionalized silica hydrosol via electrochemically assisted deposition

Durable excellent hydrophobic surface on cellulose substrate was fabricated from the silica hydrosol functionalized with silane chemicals by a facile electrochemically assisted deposition technique. The silica hydrosol was synthesized using tetraethoxysilane (TEOS) as the precursor and sodium dodecylbenzene (SDBS) as the emulsifier under acidic conditions. The hydrophobic silane modifiers including octyltriethoxysiliane (OTES), dodecyltriethoxysiliane (DTES) and isooctyltriethoxysiliane (iso‐OTES) and the silane‐coupling agent γ‐mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES) were used to dope the silica hydrosol for preparing durable hydrophobic cellulose surface. The cellulose surface modified with silane modifier iso‐OTES exhibited the best hydrophobicity with water contact angle of 162.3 ± 0.5° due to its non‐polar and hydrolytically stable of ? Si(C₈H₁₇) groups. The addition of silane‐coupling agent MPTES containing the ? SH group led to good durability of hydrophobicity with water contact angle of 130.0 ± 1.2° after 20 washing times. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42733.     

Fabrication of superhydrophobic surfaces using structured colloids

We have introduced water-in-oil emulsion systems to generate confining geometries for the self-organization of monodisperse silica nanospheres as building block particles. Then, through the slow evaporation of emulsion phases by heating, these nanospheres were packed into structural colloids such as raspberry-shaped micro-particles. The suspension of colloidal clusters was deposited onto glass substrate followed by surface modification of fluorinecontaining silane coupling agent to produce superhydrophobic surface with dual scale roughness. Similar self-assembly approach was employed to fabricate macroporous micro-particles from composite micro-particles of polystyrene microspheres and antimony-doped tin oxide nanoparticles by calcination. After deposition of the porous particles and fluorine treatment with silane coupling agent, superhydrophobic surfaces which have potential applications such as self-cleaning property could be obtained with contact angle of water larger than 150°.     

表面改性硅灰石增韧环氧树脂的研究

采用硬脂酸和两种硅烷偶联剂分别对硅灰石进行了表面改性,研究了不同改性剂的改性效果及不同用量的改性硅灰石对环氧树脂复合材料力学性能的影响;并对硅灰石增韧环氧树脂复合材料冲击断面形貌进行了分析。结果表明:硬脂酸改性硅灰石的改性效果最好,其改性表面接触角最大可达140°,与环氧树脂的相容性得到改善,复合材料的韧性明显提高。当硬脂酸改性硅灰石用量为环氧树脂质量的10%时,拉伸强度提高47.79%,冲击强度提高47.95%。     

硅烷偶联剂KH-570湿法改性TiO2的结构与性能研究

利用硅烷偶联剂(KH-570)对纳米二氧化钛(TiO2)进行湿法改性处理.采用静态沉淀法、亲油化度、接触角、X射线光电子能谱( XPS)和傅立叶红外光谱(FT-IR)等手段对改性效果进行分析表征,探析湿法改性机理.研究表明KH-570以化学链形式结合于TiO2表面,改性后TiO2的表面性质由亲水变为亲油.     

Hydrophobic modification of dickite and salt spray test study on LLDPE/modified dickite composite

Dickite particles were modified by silane coupling agent, hexadecyl phosphate, oleic acid, and stearic acid (SA), respectively. Modified dickite was composed with linear low‐density polyethylene (LLDPE) to prepare a series of LLDPE/modified dickite composites. Hydrophilicity of modified dickite was characterized by dispersion experiments and contact angle tests. The results indicated that hydrophilicity of modified dickite decreases sharply, compared with nonmodified dickite. Among four modifying agents, SA had obvious effect on hydrophobic modification of dickite. Fourier‐transform infrared spectra results suggested that chemical bonding between modifying agent and dickite was beneficial to the hydrophobic modification. Results of salt spray tests illustrated that the introduction of modified dickite into LLDPE improved the anticorrosion properties of the polymer universally. The anticorrosion mechanism of LLDPE/modified dickite was analyzed by scanning electron microscope micrograph. The mechanical properties of the resultant composites displayed a fact of reinforcement of modified dickite. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

液相沉淀法制备超疏水纳米白炭黑

以水玻璃为原料,采用硫酸制备纳米白炭黑,并利用硅烷偶联剂S i-75对纳米白炭黑进行疏水改性。通过X射线衍射、透射电镜、红外光谱和热重分析对纳米白炭黑进行表征。粉末X射线衍射（XRD）分析结果显示,纳米白炭黑为非晶态二氧化硅;通过透射电镜（TEM）分析可知,改性后的纳米白炭黑分散性更好,团聚降低,白炭黑一次粒径在20 nm-40 nm,粒子之间相互连接形成链枝结构附聚体;红外光谱（FT-IR）和热重分析（TG）显示,硅烷偶联剂S i-75成功地接枝到纳米白炭黑。活化指数（99.6%）的测定表明,合成的纳米白炭黑具有超疏水性。     

新型聚丙烯酸酯乳液对纳米氢氧化镁的改性研究

为使纳米氢氧化镁的表面性质由亲水性变为亲油性,以使其在高聚材料中能够更好地分散填充并减少团聚,采用新型纳米聚丙烯酸酯乳液作为改性剂,对纳米氢氧化镁进行了表面改性研究。采用活化指数测试、接触角测试、红外光谱分析及热重分析等手段研究了改性纳米氢氧化镁的结构和性能。结果表明,在改性剂添加量（改性剂与纳米氢氧化镁的质量比）为0.6时,纳米氢氧化镁的表面性质由亲水疏油转变为亲油疏水,新型纳米聚丙烯酸酯乳液与纳米氢氧化镁粒子表面发生了化学反应,并包覆在其表面,达到了较好的改性效果。对比了其他传统型硅烷偶联剂对纳米氢氧化镁的改性效果,结果表明新型聚丙烯酸酯微乳液改性的纳米氢氧化镁的分散性和疏水亲油性都要优于传统型硅烷偶联剂的改性效果。