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。     

TC4钛合金超疏水涂层的制备及性能

采用阳极氧化和低表面能物质修饰的方法在TC4钛合金表面制备超疏水涂层.工艺过程为:在由0.5 mol/L H2SO4、0.2 g/L NH4HF2和0.8 g/L Ce(SO4)·4H2O组成电解液(5°C)中以电压100 V阳极氧化1 h,再于三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷的乙醇溶液中浸泡2 h,最后真空烘干1 h.通过扫描电镜(SEM)观察超疏水涂层的微观形貌,X射线光电子能谱仪(XPS)分析超疏水涂层表面的元素组成及其化学态,X射线衍射仪(XRD)分析超疏水涂层表面的物相组成,并考察了超疏水涂层的耐久性和耐蚀性.结果表明,TC4钛合金阳极氧化后能在其表面形成微纳级粗糙结构,其特征是凸起火山岩状结构上密集分布了许多直径100～200 nm的孔洞;再经超疏水修饰后,水接触角最高可达170°,滚动角小于2°.超疏水涂层表面含有O、F、Ti、C、N、Al等元素,其中F主要是以─CF3和金属氟化物的形式存在,而其物相成分主要是锐钛矿TiO2和少量的金红石TiO2.超疏水涂层对腐蚀介质有阻隔作用,使其不易与金属基底接触而引发腐蚀,从而提高了TC4钛合金的耐蚀性.在自来水和3.5％NaCl溶液浸泡试验以及紫外线照射试验的结果表明,该超疏水涂层具备一定的耐久性.     

纳米二氧化硅改性超疏水性汽车蜡的研究

将表面修饰有高疏水链结构的纳米二氧化硅微粒加入到汽车蜡中,制备出了具有疏水性的纳米复合涂层,利用接触角测定仪、扫描电子显微镜(SEM)考察了其性能。结果表明,当纳米微粒添加到5%时,涂层的接触角达到了150°以上,具有超疏水性,SEM观察了表面形貌。     

全氟聚醚硅氧烷与SiO_2复合制备耐久性超疏水涂层

采用硅烷偶联剂KH550改性全氟聚醚制备了全氟聚醚硅氧烷,用溶胶凝胶法制备了粒径为200 nm的SiO_2溶胶,然后用KH550对SiO_2溶胶进行表面修饰,采用浸渍法在玻璃表面制备SiO_2涂层,用全氟聚醚硅氧烷进行表面修饰,制备了超疏水涂层,探究了SiO_2用量、硅烷偶联剂用量、修饰物质,以及放置时间对超疏水涂层的影响。结果表明:当SiO_2的质量分数为60%,硅烷偶联剂的质量分数为0.1%时,用全氟聚醚硅氧烷修饰后,水滴在玻璃表面的平均接触角为151.1°,且放置30天后仍具有超疏水效果。     

建筑用45~#钢表面电镀疏水Ni-SiO_2涂层的性能研究

采用恒流电沉积技术及硬脂酸修饰技术,在建筑用45°钢表面制备了疏水Ni-SiO_2涂层。结果表明:向镀液中加入SiO_2微粒之后,形成了具有粗糙表面形态的涂层,涂层变得致密,厚度也逐渐增加。用硬脂酸对涂层表面进行疏水修饰处理后,使得涂层表面出现了一些空洞,涂层厚度达到最大值。与纯Ni涂层相比,Ni-SiO_2涂层中Si元素的质量分数明显增大。Ni-SiO_2涂层表现为(111)晶面取向生长,SiO_2对于Ni晶型的生长具有明显的影响。疏水Ni-SiO_2涂层并未发生电荷转移电阻的明显改变,表现出优异的耐腐蚀特性。相比较而言,疏水Ni-SiO_2涂层的自腐蚀电流密度和腐蚀速率最小,说明疏水Ni-SiO_2涂层对45~#钢表面具有优异的防腐蚀作用。     

基于改性埃洛石纳米管和SiO2纳米颗粒的疏水涂层的制备及性能研究

超疏水性涂料在医疗、车辆、船舶、能源开发等部门等有着广泛的应用。将自制的基于十八烷基三甲基氧基硅烷(ODTMS)修饰的埃洛石纳米管HNTs和SiO₂纳米颗粒共同沉积在环氧树脂涂层表面上,制备出超疏水涂层,探索了最佳的涂装工艺对涂层性能的影响规律,并测试了基于最佳工艺制备的涂层的疏水性能、耐久性能和耐蚀性能。结果显示,所制备的复合涂层表面水接触角均高于110°,达到疏水效果,且该涂层在经过摩擦试验和中性盐雾试验后,仍保持较好的疏水性能,说明涂层具有优异的耐久性和耐蚀性。     

镁合金表面Ni-P/Cu-Zn超疏水复合涂层制备及耐蚀性研究

本文主要研究了镁合金表面Ni-P/Cu-Zn超疏水复合涂层的制备和耐蚀性.复合涂层通过化学镀镍磷、电镀铜锌合金、阳极氧化、表面修饰后获得,化学镀Ni-P层为内层,电镀Cu-Zn层为中间层,超疏水层为外层.对复合涂层的结构和性能进行了表征.实验结果表明,复合涂层与基底结合力强,无鼓泡脱落现象,涂层厚度约为34μm.Ni-P/Cu-Zn涂层氧化后表面形成微纳米结构,用十八烷基硫醇修饰后的涂层具有优良的超疏水性,水的表面接触角约为155°,涂层的自腐蚀电流密度相对于未修饰涂层和基底下降1～2个数量级,阻抗大幅提升,说明涂层具有很好的耐蚀性,能够为镁合金提供较好的保护.     

超疏水涂层在航空航天领域研究进展与应用

超疏水膜层与涂层凭借表面特殊的浸润性能备受关注,本文阐述了超疏水涂层的疏水机理及其在航空航天领域防污、防腐、抗冰、防雾、油水分离、隐身等方面的应用,简单介绍了超疏水涂层的分类,评述了近期关于超疏水涂层制备方法的进展,并展望了其发展方向。     

超疏水氟硅涂层的制备及性能研究

文章采用溶胶凝胶法将GPTM、TEOS、氟硅烷等前驱体通过表面烷基化来制备杂化超疏水涂层。通过多种实验表征手段对超疏水涂层进行分析,发现前驱体GPTM与TEOS摩尔比为2,氟硅涂层经8%TMCS正己烷溶液修饰后,可得到水接触角为153.54°,透光率为76.2%的透明超疏水涂层。     

面向陶瓷表面自清洁和防覆冰应用的耐候性石墨烯超疏水涂层制备

超疏水涂层应用广泛，尤其在解决陶瓷表面自清洁、防覆冰等方面具有重要的应用价值。本文采用石墨烯与甲基硅树脂为主要原料制备超疏水涂料，结合喷涂和热处理技术在陶瓷基体表面制备了石墨烯超疏水涂层。实验对该涂层的显微结构和基团组成进行测试分析，探究了石墨烯超疏水涂层的自清洁性能和防覆冰功能，并通过长期户外实验，考察涂层的耐候性。结果表明：当甲基硅树脂溶液添加量为150μL、热处理温度为200℃时，制备的石墨烯涂层具备最佳的超疏水性能。采用该超疏水涂层修饰的陶瓷表面，具备优异的自清洁和防覆冰功能，以及长期户外耐候性。     

含氟硅烷微胶囊水性超疏水涂层的制备与性能

利用溶剂挥发法制备包裹氟硅烷(FAS13)的微胶囊,并将其与FAS13改性的气相二氧化硅、具有光催化活性的二氧化钛(P25)及有机硅树脂乳液通过简单共混制备得到水性超疏水涂料,将其涂覆于基材表面并经过UV光照即得超疏水涂层。通过扫描电镜和透射电镜观察微胶囊的形貌,并对涂层进行耐老化测试。考察颜基比、P25用量及微胶囊用量对涂层超疏水性能的影响。结果表明:颜基比为4.5∶5.5、P25含量为5%、微胶囊含量为20%~25%时,基于此配方制备的涂层表面水接触角可达到160°以上,加速老化试验360 h后,涂层表面依然保持超疏水性,同时该超疏水涂层具有良好的耐酸碱性。     

PTFE-PPS复合超疏水涂层的制备与表征

通过喷涂工艺在铝基片表面制备出聚四氟乙烯(PTFE)-聚苯硫醚(PPS)复合超疏水涂层,该复合涂层具有与荷叶表面类似的二次结构,与水的静态接触角为155o,滚动角为7o. 与纯PTFE超疏水涂层相比,PTFE涂层中引入PPS后,涂层的粘附力从5级提高到1级,铅笔硬度从4B提高到4H,柔韧性从(10±0.1) mm提高到(1±0.1) mm,可以更好地满足工业应用要求.     

管道内多巴胺超疏水涂层的制备

超疏水涂层在表面自清洁、流体减阻、防雾防冰冻和微流控等领域具有巨大的应用潜力,而工程应用中圆管内表面超疏水涂层微结构的调控具有一定的挑战性。利用电化学沉积法,在不同的剪切应力下将聚多巴胺 （PDA） 涂层制备到不锈钢圆筒内壁,并将正十二硫醇（NDM）修饰到PDA表面,进而制备出PDA/NDM超疏水涂层。采用场发射扫描电镜（SEM）、接触角测试仪（CA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射测试仪（XRD）进行分析和表征。结果表明PDA沉积过程可分为两个阶段,第一阶段为溶液中的PDA颗粒在不锈钢基底上面团聚;第二阶段以PDA颗粒团聚体为基础,PDA进行原位生长,并且生长过程受到剪切应力的控制。不同剪切应力最终生长的形貌有所不同,当剪切应力为1.85 mPa时,涂层表面呈“珊瑚状”小球,粒径大小约15~24 μm;而当剪切应力为7.41 mPa时,涂层表面呈“片状”结构,粒径大小约1~4 μm。所制备出PDA/NDM涂层润湿角均大于150°,属于超疏水,且涂层具有良好的化学稳定性、耐热性、耐磨性以及耐腐蚀性。本工作对圆管内表面涂层的制备和表面纳微结构的调控具有一定的指导意义。     

硅橡胶超疏水涂料的制备及其防闪络性能

以端羟基聚二甲基硅氧烷、沉淀法SiO2、Al(OH)3等改性纳米无机粒子和硅烷偶联剂及其它助剂为原料,采用真空混炼法,制备出具有超疏水性能的新型室温硫化(RTV)硅橡胶涂层.该涂层具有较大的静态接触角和小的滚动角.采用AFM和SEM对涂层进行表征,并用接触角测定仪定量测定涂层的憎水性和憎水迁移性.结果表明,涂层表面的微纳米二级粗糙结构使涂层具有了类荷叶的优异疏水性能;同时,涂层也具有优良的憎水迁移性.并对超疏水RTV硅橡胶涂层和普通RTV硅橡胶涂层表面进行了污秽闪络对比实验,结果表明超疏水RTV硅橡胶涂层的防闪络性能得到了很大的提高.     

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。     

ZnO修饰的不锈钢网支撑体上ZIF-8膜的制备

ZIF-8因具有0.34 nm的孔道直径而被认为是最具应用前景的气体分离膜材料之一。不锈钢网(SSN)作为分离膜的支撑体具有价格低廉、易于裁剪、厚度薄等优点。采用水热法在SSN表面生长ZnO缓冲层,以ZnO修饰的SSN(ZnO/SSN)为支撑体制备ZIF-8膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成的ZIF-8膜进行表征,并进行了气体渗透性能测试,结果表明,在ZnO颗粒修饰后的SSN支撑体上无需活化可制备出单一物相、无缺陷的ZIF-8膜;在室温(298 K)下,ZIF-8膜的H2/CO2、H2/N2、H2/CH4的理想分离系数分别为7.3、9.2、12.4;在150℃,ZIF-8膜的渗透性能稳定。     

β-FeOOH/PDMS超疏水涂层的制备及其性能研究

通过环保的一步水热法制备了疏水性的β-FeOOH纳米粒子,将其添加到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,采用喷涂法在镁合金AZ31表面制备β-FeOOH/PDMS疏水涂层,利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱分析(FT-IR)对超疏水涂层进行了表征,并研究了其耐磨性、耐腐蚀性、自清洁及抗海藻粘附特性。当m(β-FeOOH)∶m(PDMS)=85∶100时,涂层达到超疏水状态,水接触角为(152.6±1.2)°。摩擦磨损实验证明超疏水涂层的稳定性。涂层在15 d内对基底能起到腐蚀防护作用。此外涂层还表现出优异的自清洁性、防污泥和抗海藻粘附性。     

超疏水有机硅材料的制备

采用两步喷涂法制备了经疏水修饰的二氧化硅(R974)/有机硅树脂(GC-500Z)超疏水复合涂层。通过接触角测定仪和扫描电子显微镜研究了R974的含量及其喷涂时间、GC-500Z的喷涂时间对涂层最终疏水性的影响。结果表明,涂层最终的疏水性是由其表面是否形成沟壑以及所形成的沟壑中的R974的含量所决定。当表面形成比较明显的沟壑且沟壑中的R974含量比较低时,涂层表现为一种水滴无法滚动离开表面的疏水状态;如果沟壑中的R974含量比较高并没有明显的沟壑形成,则涂层表现为一种水滴非常容易滚动离开表面的超疏水状态。     

金属表面PDA/PTFE超疏水涂层抑垢与耐腐蚀性能

超疏水涂层具有极广的应用前景，然而在金属表面制备稳定的超疏水涂层具有一定挑战。为提高涂层稳定性，本文通过简单浸泡法在不锈钢表面形成稳定的聚多巴胺（PDA）中间涂层，随后采用电泳沉积法在PDA修饰后的表面制备聚四氟乙烯（PTFE）超疏水涂层。测试中采用场发射扫描电镜、接触角测试仪及电化学测试仪进行PDA/PTFE涂层分析和表征。制备的PDA/PTFE涂层表面呈现凸起结构，提高电沉积制备时间与溶液中水含量，涂层表面水接触角呈现先增加后降低的变化趋势，制备涂层中最大水接触角为160.2°±1.3°，相应涂层的表面能为5.57mN/m。胶带剥离与砂纸磨损试验表明，PDA/PTFE涂层具有较好的稳定性。污垢沉积试验表明，浸泡在50℃、70℃与90℃碳酸钙过饱和溶液12h后，与不锈钢相比，涂层抑垢率分别为64.71%、72.22%与81.25%。电化学测试表明，PDA/PTFE超疏水涂层具有较好的耐腐蚀性能，与不锈钢相比，涂层缓蚀率为95.1%。     

草莓型微球基自补偿性超疏水涂层的制备及性能

通过KH-560改性光催化纳米Ti O2与3-KH-550改性微米Si O2的偶合反应制备草莓型微球,用氟硅烷改性微球表面,再将其与羟基氟硅油、甲基三丁酮肟基硅烷共混制得超疏水涂料,将其涂覆于基材表面室温固化制得超疏水涂层。利用扫描电镜和光学接触角测量仪对涂层形貌和润湿性进行了表征,并对涂层表面耐久性和自补偿性进行了测试。结果表明:当颜基比为4.5∶5.5时,涂层表面的水接触角可以达到165°,同时草莓型微球表面粗糙度可显著提高涂层的超疏水性;此外该涂层具有优异的耐油污性和耐酸碱性,更为重要的是,由于氟碳链段的自补偿性可以使受损涂层恢复超疏水性。