EV树脂基防水涂层的表面超疏水设计研究

本文选用常见的乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液（EVA）作为防水涂层的基料,对其表面进行疏水性设计,考察防水涂层的影响因素。将制备的 SiO₂颗粒进行有机改性,在 EVA表面负载改性的 SiO₂颗粒形成粗糙结构,接枝三甲氧基硅烷控制材料的润湿性能,达到对涂层表面的亲疏水性进行调控的目的。结果表明：制备的 SiO₂粒径 D97为 7 μm,红外光谱分析表明 SiO₂有机改性比较成功,SEM测试表明 SiO₂负载在 EVA表面,通过结构和化学亲疏水性设计的 EVA膜的接触角达到了 172. 9°。防水涂层在水中浸泡 72 h后,其水接触角仍维持在 170°左右,具有很好的疏水稳定性,表现出较好的应用潜力。     

纳米SiO2/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO₂,并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO₂含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明：质量比为6%的纳米SiO₂的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO₂提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO₂之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。     

环氧/聚二甲基硅氧烷/MCM-41超疏水涂层的制备与性能研究

针对常规超疏水涂层制备工艺繁琐等问题，以介孔SiO₂纳米颗粒(MCM-41)为填料和载体，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为低表面能改性剂，环氧树脂及其固化剂为成膜物，采用喷涂法制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、接触角测量仪、拉伸试验机对其表面形貌、结构、疏水性及附着力进行表征。重点考察了PDMS改性的MCM-41(MCM-41/PDMS)和树脂基体质量比对涂层性能的影响。结果表明：当MCM-41/PDMS质量分数为55%，可以得到涂层疏水性(接触角150°，滚动角9°)和附着力(7.33 MPa)的最佳匹配，涂层经过胶带剥离300次和磨损150周期后，水接触角仍大于150°。     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制

SiO₂气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO₂气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO₂气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面,并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理,然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析,采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征,通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰,表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出,纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒,具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°,滚动角为3.5°±0.5°,水滴在涂层表面呈球形,极易滑落,涂层在水中浸泡7天后,接触角没有发生明显变化,表明纸张表面具备了优异的超疏水性能,且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后,接触角仍能达到150°,滚动角为9°,表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏,超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明,涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单,易于实现工业化生产,为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。     

纳米SiO2的改性及其对水性聚氨酯树脂复合涂层的性能影响分析

以乙醇水溶液为载体,借助硅烷偶联剂KH560,对纳米SiO₂进行了改性处理。对处理后材料的粒径进行了测量,分析了纳米SiO₂含量、乙醇水溶液配比和改性剂含量对分散性的影响。将改性后的纳米SiO₂分散液与无机组分、水性聚氨酯树脂进行复配,得到无铬钝化液。然后在热镀锌板上制备成相应的钝化膜,借助交流阻抗、中性盐雾试验以及电化学Tafel极化曲线,就纳米SiO₂改性对水性聚氨酯树脂复合涂层性能的影响进行分析。结果表明,对比未改性材料,改性材料的耐腐蚀性得到了显著提升。     

光固化纳米杂化氟硅树脂的制备与性能研究

以聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(G02)、十七氟癸基三甲氧基硅烷(F₁₇-TMS)、光引发剂11732-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)、长链烷基改性纳米SiO₂(C₈H₁₇-SiO₂)为原料,在紫外光的照射下制备了一种纳米杂化防水涂层。通过红外光谱(FT-IR)、场发射扫面电镜(SEM),接触角测量仪和热重分析仪(TGA)等对产物结构、性能进行了测试。结果表明:改性纳米SiO₂可以在光固化涂层中较均匀分散,加入改性纳米SiO₂可以明显改善涂层的疏水性、硬度、耐冲击性、耐水性,但对涂层热稳定性影响不大。     

超临界CO2快速膨胀法制备SiO2/聚氨酯超疏水涂层

用超临界CO₂快速膨胀法制备了SiO₂/聚氨酯超疏水涂层。首先用十三氟辛基三乙氧基硅烷（F-硅烷）和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性纳米二氧化硅,制备出含双键的纳米二氧化硅粒子,将其分散在超临界CO₂中,再利用超临界CO₂快速膨胀法将其喷射到双键封端的且已添加了引发剂的聚氨酯涂层表面,通过加热,使纳米二氧化硅粒子接枝在聚氨酯涂层表面,形成稳固粗糙结构,获得了超疏水性质。研究了喷嘴温度、反应釜温度和压力、偶联剂配比、表面粗糙度对涂层疏水性的影响。结果表明：涂层的静态水接触角可达到169.1°±0.6°;在喷嘴和釜内温度都为90℃,釜内压力为16 MPa,F-硅烷和KH-570配比为1∶1,表面粗糙度为7.3 μm时,所制得涂层具有较好的超疏水性,且具有优良的耐刮伤性。该法高效环保,涂层性能优良,适于大面积制备。     

超疏水SiO2@OTES自清洁涂层的制备及性能

以纳米二氧化硅颗粒、正辛基三乙氧基硅烷(OTES)和硅烷偶联剂KH560为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层。在酸性催化剂及有机溶剂中,OTES、KH560将纳米颗粒表面由亲水改性为疏水。探究了纳米SiO₂、OTES、KH560三种原材料含量对超疏水涂层润湿性能的影响。结果表明,当掺杂3.5 g纳米SiO₂,8%的OTES与2%的KH560时,涂层达到最佳疏水效果,其接触角为(154±1)°,滚动角为(3.3±0.5)°。采用SEM、FTIR红外光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)对超疏水SiO₂@OTES材料的表面形貌与化学成分进行了表征。实验表明制备出的超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层具有良好的自清洁防污、耐低温与耐磨性能,且将涂层回收重新制得的表面仍具有超疏水性。     

TiO2/含氟树脂复合超疏水涂层的制备

采用自由基溶液聚合法与共混法制备Ti O2/含氟树脂（FA）超疏水涂层。分别以甲基丙烯酸丁酯（BA）和苯乙烯（ST）为软硬单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为低表面能单体,丙烯酸（AA）为功能单体,甲苯（MB）为溶剂,通过自由基溶液聚合法制备含氟树脂（FA）。将无机纳米TiO2粒子均匀分散于含氟树脂中,然后以提拉法涂覆于基质表面即得TiO2/含氟树脂复合涂层。用接触角仪、紫外可见光光度计、红外光谱、扫描电镜、综合热分析对涂层进行了测试表征。实验结果表明：当DFMA含量为15%,含氟树脂涂层与水的接触角为105°,涂层在310℃以下可基本保持稳定结构。当TiO2（60nm）粒子的掺杂质量分数为15%时,所制备复合涂层的疏水角为151°,透过率可达65-75%。     

氟硅改性无溶剂环氧涂料的制备与性能

采用甲基丙烯酸十三氟辛酯（TFM）改性氨基硅油（AS）制备氟化氨基硅油（FAS）,并用其改性环氧树脂（EP）探究氨基硅油及氟化氨基硅油添加量对环氧涂层性能的影响。本文通过红外光谱对改性结果进行表征,通过柔韧性测试、画圈附着力测试、铅笔硬度测试、耐冲击测试、热失重测试、接触角测试、紫外加速老化实验和Tafel极化曲线测试,分别评价涂层的柔韧性、附着力、硬度、耐冲击性、耐热性、疏水性、耐候性和防腐性能,通过扫描电镜对涂层断面进行分析,并通过EDS对涂层进行表面元素分析。结果表明,氟添加量为15%制备氟化氨基硅油改性环氧树脂时,氟硅改性EP涂层相对于未改性EP涂层,硬度由2H提升至3H,附着力由2级提升至1级,柔韧性由1mm提升至0.5mm,耐冲击由45cm提升至50cm,热稳定性增强,接触角由70.5°提升至123°,耐紫外老化（432h）由3级提升至1级,E_corr由-0.6187V正移至-0.1720V,I_corr由1.9858×10^-8A/cm²减小至3.7125×10^-10A/cm²。适量氟化氨基硅油的引入,显著提升了环氧涂层的机械性能、耐候性能和防腐性能。     

改性石墨烯对环氧树脂涂层耐腐蚀性能的影响

将改性后石墨烯粉末通过球磨机均匀分散于环氧树脂涂料中以提高7A52铝合金表面有机涂层的耐腐蚀性能。通过接触角、吸水率、红外光谱、开路电位及交流阻抗测试,分别评价改性石墨烯环氧树脂涂层的表面润湿性、耐水性能、耐蚀性,并通过扫描电子显微镜对石墨烯粉末及环氧树脂涂层断面形貌进行分析。结果表明:环氧树脂涂料中添加0.8%改性石墨烯粉体后,接触角由86.77°增加至101.43°,提高16%,表面由亲水性变为疏水性,涂层的耐水性提高,吸水率降低0.21%。0.8%改性石墨烯涂层在3.5%NaCl溶液中稳定后的开路电位较未添加石墨烯涂层增加0.14 V,阻抗值高出未添加改性石墨烯涂层半个数量级,且电荷转移电阻R_ct比未添加改性石墨烯涂层R_ct高出1.78×10 ⁷ Ω/cm ²,涂层的耐腐蚀性大大提高。红外光谱表明,改性石墨烯并未改变环氧树脂结构,涂层中的改性石墨烯是影响涂层性能发生变化的重要因素。研究表明改性石墨烯的加入可以有效提高涂层的耐蚀性,并且当改性石墨烯添加量为0.8%时,涂层具有优异的耐腐蚀性能。     

水性叔氟丙烯酸酯涂料的制备与性能研究

以自制的叔氟丙烯酸酯乳液作为成膜物质制备水性涂料,详细研究了基料、助剂、颜基比以及固含量对涂料性能的影响。结果表明：当复合润湿分散剂（SN-5040／DX-200）用量为0．8％,复合增稠剂（203／003）为0．8％,颜基比为1：1,固含量为70％,并且以叔氟丙烯酸酯乳液作为基料时,制备的涂料性能较佳,其接触角可达103．4°,吸水率仅为4．12％,具有优异的稳定性、疏水疏油性、耐水性和耐碱性。     

接枝改性法制备水性环氧阻燃涂料

用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,引发接枝单体甲基丙烯酸(MAA)与母体环氧树脂E-44在水溶液中共聚制备接枝共聚物,进而用氨水调节其pH值至7～8,制得环氧-丙烯酸接枝共聚乳液,再加入阻燃剂聚磷酸铵(APP)进一步制得水性环氧阻燃涂料。制备水性环氧阻燃涂料的最佳工艺条件为BPO2%(质量分数,下同),MAA6%,APP6%,接枝共聚温度110℃,制备的水性环氧阻燃涂料具有较好的冲击强度(50kg·cm),良好的附着力(1级)和优异的阻燃性能,达到了B1级阻燃热固性塑料标准。     

SC-CO_2抗溶沉淀制粉末涂料研究(Ⅱ)——含SC-CO_2的涂料液抗溶沉淀制粉末涂料

将压力22MPa、温度70℃、含环氧/聚酯树脂40%、甲苯40%、CO220%(质量分数)的涂料液,经孔径0.4mm、孔深0.5mm,孔前孔后设有45°、1mm深锥角的喷嘴雾化入温度35℃、压力10MPa、内径Φ50mm、高1.6m的抗溶沉淀釜中,得平均粒径约为65μm的环氧/聚酯粉末涂料,该涂料涂膜满足HG/T2006-2006标准。试验表明,用SC-CO2代替部分甲苯先对粉末涂料液进行稀释,以利雾化,进而参加抗溶沉淀,能有效地减少溶剂甲苯用量,减轻抗溶沉淀釜的干燥负荷,节能效果明显。     

水性环氧涂膜的亲水改性研究

采用水溶性高分子聚丙烯酰胺(PAM)作为接枝改性剂,对水性环氧涂料进行亲水改性,分析了亲水改性的机理,采用傅里叶变换红外光谱仪对改性前后所得涂膜的结构进行表征,证实了接枝反应的存在,用液滴状分析仪(DSA)测量涂膜的接触角,用Neumann法计算涂膜的表面能,并研究了聚丙烯酰胺溶液用量、固化剂用量和聚丙烯酰胺溶液的质量浓度对涂膜亲水性的影响。     

氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯涂料性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为原料,采用溶液聚合法合成了一系列氟含量不同的水性羟基丙烯酸树脂。将含氟水性羟基丙烯酸树脂、亲水性异氰酸酯固化剂和助剂混合制备氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯（2K—WPU）涂料。利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对其结构进行了表征,并对涂料的接触角、吸水率和清漆性能分别进行了测试。结果表明,该水性树脂粒径在28．2～68．1nm之间,粒径分布均匀。当水性羟基丙烯酸树脂组成中DFMA质量分数从0增加至20％时,所制备氟改性2K-WPu涂料的水接触角从70．3。增大到97．6。,吸水率从11．4％降低至6．31％,涂膜的耐水性显著提高。清漆性能测试表明,所制氟改性2K．WPu的各项性能优异。     

Preparation and characterization of durable superhydrophobic protective coatings on aluminum alloy

The durable superhydrophobic protective coatings on the 7B04 aluminum alloy surface was prepared by using acid etching and boiling water bath to construct micro-nano hierarchical structure, and then spraying suspension containing aluminum phosphate adhesive (AP) and perfluorooctyltrichlorosilane (PFOTS) to increase adhesion and reduce surface energy. The samples were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle measurement (CA), electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and a variety of the environmental simulation experiments. The results showed that the static water contact angle (WCA) of the surface is 158.4° and the slide angle (SA) is about 0°, suggesting superhydrophobicity and low adhesion to water. The coating resistance (R_c) was as high as 101.55 kΩ· cm² and the charge transfer resistance (R_t) in NaCl corrosion medium increased by nearly two orders of magnitude, showing excellent protective performance. The sample can withstand a variety of damages, with ideal mechanical durability, chemical durability and environmental durability.