低表面能表面的制备方法

阐述了低表面能表面的应用,重点综述了低表面能表面的制备方法,主要介绍了表面工程技术法和低表面能涂料法,并提出了制备技术的不足.     

低表面能改性聚丙烯酸酯的合成及防污性能研究

目的制备环境友好型的海洋防污涂料,即低表面能海洋防污涂料。方法以含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和含硅单体γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性单体,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,通过自由基共聚合制得氟硅改性的聚丙烯酸酯树脂层,采用傅里叶红外光谱和差示扫描量热法,分别对改性聚丙烯酸酯树脂的化学结构和热性能进行了分析表征。通过对改性聚丙烯酸酯树脂涂层的扫描电子电镜(SEM)分析、接触角测试、表面能计算、附着力测试、耐酸碱测试,防污性能测试等,探讨了FMA和KH570含量对树脂涂层性能的影响。结果当FMA、KH570的含量分别为15%、10%时,树脂涂层的接触角达到112.0°,表面能低至18.425 m J/m~2,附着力达到1级,具有良好的防污性能。结论氟单体和硅单体单独参与共聚改性均具有降低聚丙烯酸酯树脂表面能的作用,而氟单体和硅单体共同改性聚丙烯酸酯对树脂涂层表面能的降低更显著,可作为一种很有潜力的海洋低表面能防污涂料。     

载银自抛光 / 低表面能环保涂层的制备及其耐微生物附着性能研究

目的制备一种新型绿色环保的耐海洋微生物附着涂层。方法通过聚硅氧烷(有机硅)改性丙烯酸树脂,合成以硅氧烷为侧链,丙烯酸树脂为主链的有机硅改性丙烯酸树脂。利用聚多巴胺的粘附性和还原性,制备二氧化硅/聚多巴胺/纳米银(Si O2/PD/Ag)纳米复合材料。以制备的有机硅改性丙烯酸树脂为成膜物,以载银纳米颗粒为杀菌剂,制备耐微生物附着环保涂层。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)和接触角检测仪(CA)分别对有机硅改性丙烯酸树脂的Si—O基团和接触角作表征,通过透射电子显微镜(TEM)表征Si O2/PD/Ag的制备过程,通过水解率和细菌附着等实验评价涂层的防污性能。结果Si—O—Si和Si—O—C的接入使得丙烯酸树脂改性后的接触角从72°提高到96°。Si O2/PD/Ag是一种特殊"核-壳-卫星"结构的载银纳米颗粒,纳米银均匀分散在Si O2的表面。涂层的水解性能良好,水解率为1.03μm/d,杀菌剂分散均匀。结论该涂层通过自抛光和低表面能双重物理抑菌作用和纳米银的杀菌作用,能有效抑制海洋微生物在试样表面的附着。     

含氟低表面能修饰的超双疏涂层制备及其性能

目的 制备具有良好机械稳定性和化学稳定性的超双疏涂层材料。方法 采用三种尺寸的微纳米二氧化硅和环氧树脂制成微纳米凹凸结构,在此基础上修饰低表面能的氟碳单分子层,制备超疏水超疏油涂层。分别利用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱,对涂层表面的形貌和成分进行分析。通过接触角测量仪测试涂层表面的接触角和滚动角。经过砂纸摩擦、耐化学腐蚀和耐溶剂性能测试,分别评价超双疏涂层材料的耐磨损性和化学稳定性。结果 涂层对水、乙二醇和花生油等表面张力在34~72 mN/m范围内的液体具有超疏特性。砂纸上机械摩擦5次循环后,对花生油的接触角保持在155?以上,滚动角保持在5?以下;摩擦10次循环后,对水和乙二醇的接触角均保持在154°以上,滚动角保持在2.5?以下。涂层经pH=14的碱溶液和正庚烷浸泡,168 h后,对水和乙二醇仍保持超疏性能;96 h后,与花生油接触角在153?以上,滚动角在10?~20?之间。结论 该涂层具有良好的超疏水超疏油性能及良好的耐磨损性和化学稳定性,在工业领域具有较大的潜在应用价值。     

高万振研究员谈低表面能涂层技术的发展与展望

为了促进低表面能涂层技术的研究与应用，4月10日在第5届全国表面工程学术会议期间，武汉材料保护研究所高万振研究员接受了本刊记者的采访。     

低表面能涂层技术发展现状

低表面能涂料也称不粘涂料,低表面能涂层是近年来快速发展的一类表面工程涂层体系,通常由氟碳树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯粉末、特种改性材料等构成,与底材具有良好的结合力,与纯水的接触角大于120°.随着使用方便、抗大气老化等综合性能优异的常温固化氟碳树脂涂料的技术逐渐成熟,低表面能涂层新的应用对象不断扩展,在海洋工程、国防军工、减摩及抗空气玷污、冰雪运动等等方面发挥着重要的作用.     

船舶低表面能防污涂料现状及展望

防污涂料是船舶等海洋装备的重点防护材料,对于海洋资源的开发利用有着及其重要的作用,本文对国内船舶防污技术进行了简要介绍,总结了船舶低表面能防污涂料的研究进展,分析了船舶低表面能防污涂料的研究方向,并对船舶低表面能防污涂料未来发展进行了展望。     

抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的研究进展

海洋生物污损给海洋工程与装备带来了巨大的困难与挑战,低表面能型海洋防污涂料由于环境友好,近年来已发展成为防污涂料研究与开发的重点。通过在低表面能防污涂料中引入抗菌剂,制备具有复合功能的防污涂料,可进一步提高涂料的综合防污能力。针对该技术背景,首先对海洋防污涂料的技术原理和低表面能防污涂料的研究现状进行了简要介绍,分析了该类型防污涂料的技术优势,同时提出了其静态防污能力差、对细菌型污损生物抗污性能弱的技术短板;然后,围绕低表面能防污涂料抗菌复合改性这一焦点问题,从添加型和结构型2种抗菌复合改性方式入手,分别阐述了各自涂料的适用抗菌剂种类、主要制备方式和改性后涂料综合防污性能的相关研究成果;在此基础上,梳理了以上2类抗菌复合防污涂料存在的问题,并提出了针对性的解决途径;最后,提出了无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂应用于防污涂料的未来研究方向,并对抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的发展与应用前景进行了展望。     

低表面能减阻防污仿生涂料的研究现状

通过模拟鲨鱼等动物表皮的低表面能结构制备的涂料能降低船舶和水下航行器航行的摩擦阻力,减小或防止其表面污损,节能降耗,延长设备的使用寿命。简介了鲨鱼皮的表面结构、减阻及其防污机理,叙述了仿鲨鱼皮表面结构的制备方法;从仿生学角度出发,综述了有机硅系列和氟化物系列减阻防污涂料的研究现状,并对仿生涂料的应用前景进行了展望。     

硅橡胶表面老化、改性与修复的研究

主要探讨了硅橡胶表面产生电晕老化的原因和电晕老化的评估方法,并介绍了氢氧化铝(ATH)等无机填料对硅橡胶表面抗电晕老化改性的影响,归纳了硅橡胶表面紫外老化发生的机理以及相应的紫外老化评估手段.另外,讨论了二氧化钛、二氧化铈等光屏蔽剂以及紫外线吸收剂对硅橡胶表面耐紫外辐照老化性能的作用,总结了硅橡胶表面出现热老化的原因、...     

新型低表面能防污涂料在网箱网衣中的应用研究

将低表面能防污涂料应用于养殖网箱网衣中,将氟化物、辣椒素作为添加剂加入树脂基体中,利用二者的协同作用,达到防止海洋污损生物附着的效果.将试验网衣进行浅海挂网试验,试验网片被吊挂在试验海区生产网箱之间,通过每月吊挂一块新空白网片的方法来调查不同季节附着生物的种类和附着情况;每月一次定期对试验网片进行附着情况检查、拍照及称重,并进行试验海区理化因子的测定.结果证明这种新型低表面能防污涂料具有极佳的防污效果.进一步讨论了防污涂料的防污效果及影响防污效果的诸多因素.     

镍磷合金镀层表面强化性能的获得

镍磷合金化学镀是一项很有应用前途的表面强化技术,其镀层具有良好的性能。本文研究了镍磷合金镀层的显微硬度和耐磨性能,结果表明,镀层的性能和磷含量有关,还受到热处理的影响,且硬度和耐磨性变化并不一致,实际应用需选择恰当的工艺参数,以获得最佳的表面强化性能。     

纯镁表面有机-无机杂化膜的防腐蚀性能

以γ-氨丙基三甲氧基硅烷（γ-APS）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备硅烷溶液,并采用浸涂法在纯镁表面制备有机-无机杂化腐蚀保护膜。金相显微镜对有机-无机杂化膜的表面形貌观察表明,有机-无机杂化膜比铬钝化膜更均匀致密;对有机-无机杂化膜进行动电位极化曲线测定及试验后的显微形貌表明,与铬钝化膜相比,有机-无机杂化膜的自腐蚀...     

表面接枝含氟树脂改性HGB对聚氨酯涂层耐老化性能的影响

目的在中空玻璃微珠(HGB)表面接枝含氟树脂,以其为填料改善聚氨酯(PU)涂层的耐老化性能。方法采用表面接枝法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,制备表面接枝含氟树脂的中空玻璃微珠(F-HGB),并以HGB、F-HGB为填料制备HGB/PU、F-HGB/PU涂层。通过FTIR、SEM、EDS、接触角测定仪表征HGB表面接枝情况。利用紫外老化装置、氙灯老化箱分别对涂层进行紫外老化和氙灯老化,以涂层的外观、色差和光泽度变化评价玻璃微珠添加量、表面改性对涂层耐老化性能的影响。结果 HGB表面成功接枝含氟树脂。相比于PU、HGB/PU涂层,F-HGB/PU涂层的耐老化性能有较大提高。当F-HGB添加量为20 phr时,F-HGB/PU涂层紫外老化1320 h后,色差为24.38,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了48.03%、12.21%,光泽度为49.2,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了11.58%、5.70%。氙灯老化360个循环后,色差为18.82,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了37.62%、20.05%,光泽度为48.6,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了7.52%、7.76%。结论表面接枝含氟树脂改性中空玻璃微珠具有良好的耐老化性能,可作为功能填料提高聚氨酯涂料的耐老化性能。     

基于TD覆层处理技术的细长孔内表面覆层性能

目的 采用热扩散法碳化物覆层处理技术,研究细长孔内壁的成层厚度、覆层形貌,以及对细长孔内壁表面硬度性能的影响;探究在不同孔径和孔长条件下,采用热扩散法碳化物覆层处理技术在孔内表面形成覆层的微观形貌及形成原因。方法 采用目前使用最为广泛的碳化钒覆层配方对试样进行覆层处理,在试样内壁表面得到各组对应的碳化钒覆层;利用X粉末衍射实验(XRPD)分析处理结束后内表面的物相组成,利用光学显微镜观察形成覆层的厚度,利用扫描电子显微镜(SEM)对表面覆层的微观组织进行分析,并采用划痕法测试其结合强度,利用显微硬度计测量其表面硬度。结果 在不同孔径的孔内壁均生成了一层碳化钒覆层。3 mm孔样品的覆层厚度相对最薄(3.06 μm),6 mm孔样品的覆层厚度相对最厚(5.29 μm);在硬度测试实验中,与未进行覆层处理的原材料相比,覆层后孔内壁的硬度均得到了强化,且6 mm孔样品的强化效果相对最佳,其表面硬度达到了1 767.8HV2/15。结论 经热扩散法碳化物覆层处理技术处理后得到的内表面覆层厚度随着孔径的增加而增加,同时覆层的厚度、表面硬度等均与孔径呈正相关;随着孔长的变化,成层厚度等出现先下降后上升的趋势;所形成的碳化钒覆层均能够有效提高材料的表面硬度。     

低温无底釉搪瓷涂层制备及性能研究

目的制备一种低温一次烧成搪瓷涂料,并研究其性能。方法调整搪瓷配方中耐火与助熔化合物的配比,细化搪瓷粉体粒度,采用低温长烧工艺制备搪瓷涂料。通过SEM观察瓷层的微观结合形貌,考察密着性能,最后通过柠檬酸溶液处理测试其耐酸性能。结果最佳烧成工艺参数为:烧成温度780℃,烧结时间8 min。结论涂料密着性能良好,耐酸性能良好,在保证低温烧成的情况下,搪瓷涂料具备其他良好的性能。     

Al基复合材料表面晶须涂层的制备及性能分析

在Al基复合材料的Al18B4O33晶须表面涂覆了Bi(OH)3涂层,研究了烧结温度对该复合材料显微结构和阻尼性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料的显微结构变得更粗糙。530、830和1 000℃烧结的复合材料的界面组成分别为Bi+β-Bi2O3、β-Bi2O3+Al4Bi2O9和Al4Bi2O9。烧结温度为530和830℃时,阻尼-温度曲线上出现两个阻尼峰,而1 000℃时只有一个较弱的阻尼峰。其中830℃时,由于进入复合材料的铋增加,所以复合材料的阻尼容量最大。     

超疏水低红外发射率复合涂层的制备及性能表征

目的制备得到具有超疏水特性的低红外发射率涂层。方法以纳米SiO_2为微纳结构改性剂,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为树脂基体,Al粉为功能颜料,采用刮涂法制备得到了多种类型的改性和非改性PDMS/Al复合涂层。分析探讨了PDMS和Al粉配比、纳米SiO_2添加量及表面微纳结构层对涂层性能的影响规律及成因。结果 PDMS和Al粉配比对涂层发射率和光泽度影响明显,当PDMS和Al粉配比为6∶4时,涂层的发射率和光泽度可分别低至0.265和10.3,涂层的水接触角可达到109.5°,要明显高于传统树脂基低发射率涂层。添加纳米SiO_2可使涂层的粗糙度上升明显,从而使涂层的疏水性显著增强。当纳米SiO_2质量分数为8%时,涂层的水接触角可增大到130°,涂层的发射率和光泽度仍可低至0.330和9.8。PDMS/SiO_2微纳结构层可在PDMS/Al复合涂层表面形成明显的乳突状微纳结构,从而使涂层实现超疏水特性。当PDMS和纳米SiO_2配比为7∶3时,改性后的涂层水接触角可高达156°,同时具有相对较低的发射率(0.661)和极低的光泽度(2.1)。结论在PDMS/Al复合涂层表面构筑一定厚度的微纳结构层,可实现该涂层超疏水、低发射率和低光泽的兼容。