SiO2/凹凸棒土复合材料自修复超疏水涂层的制备与性能

在过去的几十年中,超疏水表面由于其特殊的性能而受到极为广泛的关注,但是在室外应用中,受环境中各种因素的影响,大多数超疏水表面很轻易会失去其超疏水性。采用简单的两步浸涂法制备得到一种表面坚固的可修复超疏水涂层。以聚硅氧烷与无水乙醇混合制得涂层底层;中性硅酮玻璃胶、纳米SiO2、微米级凹凸棒土(ATP)粉末以及聚硅氧烷共混制得涂层面层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对涂层的微观形貌、润湿性、分子结构进行表征。确定了中性硅酮玻璃胶的最佳用量,考察了涂层的耐磨性能、自清洁性能以及机械磨损与酸碱环境下的自修复性能。结果表明：中性硅酮玻璃胶添加量在质量分数为1wt%时涂层疏水能力最佳,水接触角达到153.5°±1.5°。在50 g砝码(1.03 kPa)下经过360 cm的机械磨损,涂层仍具备140°以上的水接触角。并且涂层在受到一定程度的机械磨损或是酸碱破坏后,都可以通过高温加热实现涂层超疏水性能的修复,此外涂层还具备一定的耐水稳定性以及优异的自清洁能力。     

环氧树脂/SiO2纳米颗粒复合超疏水表面的制备

利用环氧树脂和纳米SiO₂混合溶液在玻璃基材进行表面成膜,对得到的微米级粗糙结构进行氟硅烷修饰,制备得到具有超疏水性复合膜层。采用扫描电镜、接触角测量仪、高速摄影系统和紫外-可见光谱分析仪进行形貌表征、润湿性表征和膜层透光率测量。结果表明,环氧树脂与纳米颗粒构建的粗糙结构对超疏水表面的构建起到重要作用,该膜层呈现低黏附、低滚动角性能;复合膜层的接触角随SiO₂含量的提高逐渐增大至趋于稳定;复合膜层透光率随SiO₂含量的提高呈现下降趋势,制备膜层的透光率均在75%以上。     

聚合物/疏水性SiO2超疏水复合涂层的制备及表征

使用低密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和疏水性SiO2为原料,通过简单的共混涂膜方法在玻璃基底上制得了具有超疏水性能的聚乙烯/疏水性SiO2和聚甲基丙烯酸甲酯/疏水性SiO2复合涂层;用接触角测量仪、扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪等分析手段对涂层的润湿性能、微观结构以及表面化学成分等进行了表征。结果表明,所制备的两种聚合物/疏水性SiO2复合涂层的静态水接触角都超过150°,滚动角低至3.0°。聚合物和疏水性SiO2共混涂膜后形成了类似于荷叶的微纳米二元结构,是其表面具有优异超疏水性能的主要原因。     

功能化纳米TiO2/环氧树脂超疏水防腐复合涂层的制备与性能

超疏水材料在金属防腐领域具备巨大的潜在应用前景。为得到疏水性能及防腐性能俱优的纳米TiO₂/环氧树脂复合涂层材料,首先以三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米TiO₂表面功能化;以全氟辛基甲基丙烯酸酯对固化剂二乙烯三氨(DETA)进行氟化;最后通过一步共混法和两步喷涂法分别制备出两种复合涂层。利用FTIR、XPS、1HNMR分析氟化固化剂(F-DETA)和氟化纳米TiO₂(f-TiO₂)的物相组成和组织结构。接触角测试仪和静置实验表明,当三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1∶15时f-TiO₂的性能最佳,所制备的复合涂层接触角达到164.9°。SEM表征结果显示通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具备更均匀的粗糙表面、涂层内部孔隙率较低且环氧树脂层与f-TiO₂层具备梯度结构。摩擦实验证明两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层的超疏水性具备较好的机械稳定性。Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具有优异的防腐性能,其腐蚀抑制效率高达99.99%。      

多功能CeO2/纤维素纳米纤维复合超疏水涂层的制备与性能

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注,超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO₃)₃·6H₂O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO₂),通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水改性,喷涂构筑得到超疏水涂层。探讨了CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS不同质量比对超疏水涂层形貌和疏水性能的影响。结果表明：CNFs和Ce(NO₃)₃·6H₂O质量比为1∶5和1∶7涂层具有实现超疏水特性的微/纳结构,其中CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS质量比为1∶5∶10涂层接触角为(159.7±1.1)°,滚动角为(5.7±1.8)°,经过150°C高温处理3 h和UV照射36 h后接触角仍大于150°,同时具有良好的p H稳定性和一定的力学...     

耐久性超疏水表面的研究进展

介绍了超疏水表面的性质并指出目前超疏水表面存在耐久性的缺陷,阻碍了其实际应用和推广。对目前制备耐久性超疏水表面的研究进展进行了综述,列出了现今耐久性超疏水表面的应用,指出目前耐久性超疏水存在检测及标准不统一、理论支持不足、制备条件苛刻等问题,并就这些问题对未来耐久性超疏水研究做出了展望。     

超疏水PDMS改性聚氨酯/黄铜复合涂层的制备及性能表征

本工作以片状黄铜粉为功能颜料、纳米SiO₂为微纳结构改性剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性聚氨酯(PU)为黏合剂,采用简单的玻璃棒刮涂法制得了一种同时具有超疏水性能和较低红外发射率的复合涂层,系统探讨了PDMS/PU质量比、总填料添加量(质量分数)及黄铜粉/纳米SiO₂质量比对涂层性能的影响规律。结果表明：PDMS/PU配比对涂层附着力和疏水性能具有重要的影响,当PDMS/PU的质量比为1∶9时,涂层具备突出的超疏水性能,附着力可达1级,水接触角和滚动角分别可达155°、5°。总填料添加量对涂层性能的影响明显,随着填料添加量的增加,涂层发射率有所增大,光泽度有所降低。当总填料添加量为50%时,涂层表面可形成明显的乳突状微纳粗糙结构,从而可使涂层具备突出的超疏水性能。黄铜粉/纳米SiO₂配比会显著影响涂层的发射率和疏水性能,当黄铜粉/纳米SiO₂的质量比为6.5∶3.5时,涂层可具备良好的综合性能和突出的自清洁性能,涂层发射率可低至0.716,光泽度和附着力分别为1.8级、1级,水接触角和滚动角分别为...     

SBR-SiO2超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油(HSO)对白炭黑(SiO2)进行疏水改性,并用过氧化二异丙苯(DCP)对丁苯橡胶(SBR)胶浆进行适度交联,通过粒子填充法制备了超疏水SBR-SiO2涂层。研究了HSO、SiO2和DCP用量及交联条件对涂层成膜性能和润湿性能的影响,探讨了涂层热氧老化和紫外光老化过程中超疏水性能的变化。结果表明,当m(HSO)∶m(SiO2)=1∶1、HSO-SiO2用量为3.5g、DCP用量为0.25g、交联温度为155℃、交联时间为20min时,涂层成膜性能好,接触角为157.0°,且热氧老化和紫外光老化后仍保持较好的超疏水性。扫描电镜照片表明涂层具有微纳米多尺度粗糙结构。     

超疏水低发射率PDMS改性环氧树脂/Al复合涂层的制备及性能表征

以片状Al粉为功能颜料,纳米SiO₂为微纳结构改性剂,聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为黏合剂,采用简单的玻璃棒刮涂法制备了一种同时具有超疏水和低红外发射率性能的复合涂层。探讨了PDMS和HYSZ质量比、总填料添加量及片状Al粉和纳米SiO₂质量比对涂层性能的影响规律。结果表明：PDMS和HYSZ质量比对涂层附着力和疏水性能具有重要影响,当质量比为1∶9时,涂层具备良好的疏水性能,其附着力可达1级。总填料添加量对涂层性能影响明显,随着总填料添加量的增加,涂层发射率和光泽度可明显降低。当总填料添加量为50%时,涂层表面可产生明显的乳突状微纳粗糙结构,从而可明显提升涂层的疏水性能。片状Al粉和纳米SiO₂质量比会明显影响涂层的发射率和疏水性能,当质量比为5∶5时,涂层可具备良好的综合性能。此时涂层发射率可低至0.652,光泽度和附着力分别为2.7和1级,水接触角和滚动角分别为152°和8°。通过适当降低涂层表面能及在涂层表面构筑微纳粗糙结构可实现涂层超疏水、低发射率和高附着力的兼容。     

Facile preparation and property analyses of L-CNC/SiO2-based composite superhydrophobic coating

In recent years, superhydrophobic coatings have received extensive attention due to their functions of waterproof, antifouling, self-cleaning, etc. However, wide applications of superhydrophobic coatings are still affected by their disadvantages of complex preparation, low mechanical properties, and poor ultraviolet (UV) resistance. In this study, cellulose nanocrystal containing a small amount of lignin (L-CNC)/SiO₂ composite particles were used as the main material, polydimethylsiloxane (PDMS) as the adhesive and perfluorooctyltrichlorosilane (FOTS) as the modifier to prepare superhydrophobic coatings by a one-step spray method. The resulted coating showed excellent superhydrophobicity (water contact angle (WCA) of 161° and slide angle (SA) of 7°) and high abrasion resistance (capable of withstanding 50 abrasion cycles under the load of 50 g). Moreover, it still maintained good superhydrophobicity after 5 h of exposure to the UV light (1000 W), displaying its good UV resistance. This study provides theoretical and technical reference for the simple preparation of organic‒inorganic composite superhydrophobic coatings with high abrasion resistance and good UV resistance, which is beneficial to improving the practicability and broadening the application scope of superhydrophobic coatings.     

SiO_2-PTFE超疏水复合涂层的制备与分析

使用溶胶-凝胶法制备粒径均匀(250nm)、单分散性良好的纳米SiO2微粒,通过控制质量分数配比,将其水溶液与PTFE乳液混合成杂化乳液,后用旋涂法旋涂成膜,在380℃下进行热处理,得到表面形貌与荷叶相似微纳双层结构复合涂层。实验结果表明,用氟硅烷修饰表面后,涂层最高接触角达150.9°,滚动角为8°,具有较好的超疏水性能,且实验制作过程简单,成本低廉,具有一定的实用性。     

多功能疏水/超疏水复合涂层的制备及其防覆冰性

防覆冰现已成为飞机结构、输电线路、制冷器械等设备上亟待解决的问题.对自主研发的三种疏水/超疏水复合涂层的防覆冰特性进行了综合对比研究,重点分析了各涂层在机械耐久性及超低温条件下除冰性的优势.测试结果表明:底漆-面漆复合超疏水涂层具备较优异的机械耐久性,在磨耗仪250 g载荷下磨耗40次后及冻融循环100次后冰剪切强度均...     

共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层的研究

首先采用硅烷偶联剂通过水解缩合反应方法合成氨基功能化倍半硅氧烷(POSS-NH2),利用其表面氨基通过表面接枝聚合方法在倍半硅氧烷表面接枝磺化聚苯胺以实现其共价功能化,将磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷和聚二甲基硅氧烷通过溶液共混,利用滴涂法在Q235钢材表面制备出疏水防腐涂层.通过核磁共振(NMR)和傅里叶转换红外光谱(F...     

ZnO/E-51复合涂料上超疏水表面的制备

采用ZnO和环氧树脂机械搅拌制备ZnO/E-51复合涂料,通过真空袋压、室温固化成型,再通过化学刻蚀与表面修饰,在ZnO/E-51复合涂料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性。结果表明化学刻蚀在复合涂料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰,可改变复合涂料表面微-纳米尺度二元粗糙结构,影响表面的疏水性能,当修饰时间为30min时,其表面与水的平均接触角最高达152.21°。     

Interfacial enhancement of nano-SiO2/polypropylene composites

The authors proposed an approach for manufacturing nano-SiO₂/polypropylene (PP) composites by in situ reactive processing. The key issue lies in that the nanoparticles were covalently bonded to the matrix polymer via polyurethane (PU) elastomer and PP-g-NH₂. Unlike the previous techniques based on graft polymerization, the present one did not need to pretreat the nanoparticles. Taking the advantages of rubber-type grafting polymer (i.e. PU) and interfacial reactive compatibilization with PP-g-NH₂, a synergetic toughening effect was observed for the PP nanocomposites. Only very low concentrations of nano-SiO₂ (1.5–2.5 vol.%) and PU (<4 vol.%) were sufficient to greatly increase notched impact strength of PP. Meanwhile, tensile properties of the nanocomposites were also slightly enhanced.     

Effect of heat treatment on the microstructure and property of cold-sprayed nanostructured FeAl/Al2O3 intermetallic composite coating

It is difficult to deposit dense intermetallic compound coatings by cold spraying directly using compound feedstock powders due to their intrinsic low temperature brittleness. A method to prepare intermetallic compound coatings in-situ employing cold spraying was developed using a metastable alloy powder assisted with post heat treatment. In this study, a nanostructured Fe(Al)/Al₂O₃ composite alloy coating was prepared by cold spraying of ball-milled powder. The cold-sprayed Fe(Al)/Al₂O₃ composite alloy coating was evolved in-situ to FeAl/Al₂O₃ intermetallic composite coating through a post heat treatment. The effect of heat treatment on the phase formation, microstructure and microhardness of cold-sprayed Fe(Al)/Al₂O₃ composite coating was investigated. The results showed that annealing at a temperature of 600 °C results in the complete transformation of the Fe(Al) solid solution to a FeAl intermetallic compound. Annealing temperature significantly influenced the microstructure and microhardness of the cold-sprayed FeAl/Al₂O₃ coating. On raising the temperature to over 950 °C, diffusion occurred not only in the coating but also at the interface between the coating and substrate. The microhardness of the FeAl/Al₂O₃ coating was maintained at about 600HV_0.1 at an annealing temperature below 500 °C, and gradually decreased to 400HV_0.1 at 1100 °C.     

微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究

为了研究无机刚性颗粒对通用塑料聚丙烯 (PP) 的力学性能的影响, 采用熔融共混方法制备了经硅烷偶联剂A-151处理的SiO₂/PP 复合材料, 并通过其缺口冲击、 拉伸、 弯曲试验和冲击断面的形貌观察, 分析研究了微纳米SiO₂颗粒大小、 填充量、 表面改性以及不同颗粒大小SiO₂混合物对PP复合材料增韧、 增强效果的影响。实验结果表明: 纳米SiO₂的加入可以同时改善其韧性、 刚性和强度; 填充量相同, 颗粒越细, SiO₂/PP复合材料的力学性能越好。SiO₂经改性后填充到PP基体中, 明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面结合性能, 使复合材料的综合力学性能得到提高。不同颗粒大小的SiO₂混合后填充到PP基体中, 混合SiO₂的协同效应使复合材料拉伸、 弯曲性能进一步提高, 对PP基体具有更好的增强效果, 但其冲击性能下降。      

电铸nano-Al2O3 / Cu 复合材料的组织与性能

采用复合电铸工艺, 在硫酸铜镀液中加入纳米氧化铝颗粒制备了纳米颗粒弥散增强铜基复合材料, 利用扫描电镜、电子透镜对复合材料的表面、拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌以及微观组织进行了观察, 并对显微硬度、拉伸性能、磨损性能及电阻率进行了研究。结果显示, 氧化铝颗粒及其团聚体以纳米级尺寸弥散分布在铜基体中, 且与铜基体结合良好。复合材料的硬度最大增幅达42 %。氧化铝颗粒含量在1. 26 %时, 复合材料的拉伸强度和延伸率分别高达385 MPa 、26 %。相对电铸纯铜, 复合材料的耐磨性能明显提高, 而复合材料的电阻率最大增幅小于6 %。