仿生超疏水棉织物的制备与表面分析

以荷叶表面微/纳米结构为参考模型,先用硅溶胶处理天然棉织物,再用N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)对其进行修饰,获得了微/纳米二元粗糙的超疏水织物,水滴在该织物表面接触角可达160.5°。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察发现超疏水纤维表面存在大量均匀分布的纳米微凸体。接触角分析表明织物织造过程中形成的微米级粗糙度和ASO-1膜的存在是织物疏水的主要原因,纳米微凸体能减少纤维与水的接触面积,提高水在纤维表面的接触角,使织物由疏水转变为超疏水。最后用X射线光电子能谱仪(XPS)证实了纤维表面SiO2粒子和ASO-1膜的存在。     

多功能基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷的合成表征与膜形貌

通过聚甲基三氟丙基含氢硅氧烷与端烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸十八醇酯、烯丙基缩水甘油醚的硅氢化加成反应,制备了一种十八酯基/聚醚/环氧基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷(PSA-PFMS)。用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等仪器分别对PSA-PFMS的结构、成膜形态及性能进行表征和研究。结果表明,在棉纤维和单晶硅表面,PSA-PFMS均可成膜。在单晶硅表面,可形成粗糙度大(2μm×2μm的扫描范围内,硅膜的均方粗糙度达1.197 nm)、呈微观相分离结构的疏水膜。该膜附着在纤维表面,能使处理后织物表面水的静态接触角达到129.2°。     

聚甲基三氟丙基硅氧烷合成的研究进展

聚甲基三氟丙基硅氧烷(PMTFPS)可通过1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷(D3F)的阴离子开环聚合制备。归纳总结了PMTFPS合成方法的最新研究进展,主要从聚合机理、工艺条件的研究进行了总结与分析;并对合成方法目前存在的问题和发展方向进行了展望。     

N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基聚二苯基硅氧烷的膜形貌及其XPS分析

利用八甲基环四硅氧烷D4与氨基硅烷以及二苯基二甲氧基硅烷等的聚合反应,合成了一种N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基聚二苯基硅氧烷(PASO),用原子力显微镜AFM、光电子能谱XPS等仪器研究了PASO的成膜形态、表面相组成及膜的表面性能。结果表明,在单晶硅表面,PASO可形成略显粗糙的疏水性硅膜,在其表面有纤细尖峰存在。因此,在观察标尺为3 nm、扫描范围为2μm×2μm的条件下,PASO膜表面的均方根粗糙度达到了0.228 nm。     

1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷的阴离子开环(共)聚合研究进展

1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷(F3)的阴离子开环聚合可以合成优越耐油耐溶剂性能的聚甲基三氟丙基硅氧烷(PMTFPS),但在开环聚合过程中“反咬”与再分布副反应严重,要得到高分子量、高产率的氟硅聚合物材料,必须严格控制聚合反应条件。文中总结了本体、溶液、细乳液中F3的阴离子开环聚合影响因素、机理与动力学,以及F3与其它单体共聚合反应等方面的研究进展。     

疏水耐油氟硅橡胶的制备及性能

以1,3,5-三氟丙基-1,3,5-三甲基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷为原料,四甲基二乙烯基二硅氧烷为封端剂,自制催化剂,制得性能优异的氟硅橡胶,以此生胶为基胶,制得氟硅混炼橡胶,讨论了合成氟硅橡胶的最佳工艺,分析了氟硅橡胶的疏水性、耐油性和力学性能。结果表明:氟硅橡胶生胶合成最佳反应温度110℃,反应时间60min,氟硅橡胶涂覆于玻璃表面对水的静态接触角可以达到137.49°,疏水效果良好,氟硅混炼橡胶具有很好的耐热稳定性、耐油性和优异的力学性能。     

阳离子型氨基聚醚有机硅表面活性剂的合成及性能研究

以八甲基环四硅氧烷、N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等为原料进行单体聚合反应制得氨基硅中间体,再与环氧聚醚开环反应制备一种水溶性的氨基聚醚有机硅表面活性剂(SPEAS),并用IR和1H-NMR对中间体及终产物进行了结构表征.结果表明,该表面活性剂的临界胶...     

3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷合成研究

通过滴加3,3,3-三氟丙基甲基二氯硅烷与甲醇进行醇解反应,合成了3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷,考察了不同的溶剂、温度、加料速度等对产物的影响,确立了最佳的反应条件。并用GC-MS对产物进行定量和定性分析。     

PMTFPSb-PEO-b-PMTFPS含氟三嵌段共聚物的合成及其溶液性质研究

通过阴离子开环聚合制备了Si-H封端聚[1,3,5-三甲基-1,3,5(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷](PMTFPS)大分子单体,进而与双烯丙基聚氧乙烯醚(PEO)进行硅氢加成反应合成了不同亲水/疏水嵌段比例的PMTFPS-b-PEO-b-PMTFPS三嵌段共聚物。分别利用GPC和1H-NMR等手段表征了嵌段共聚物的结构组成,测定了不同结构嵌段共聚物的平衡表面张力及临界胶束浓度(cmc)。研究表明,当疏水嵌段链长一定时,临界胶束浓度(cmc)值随聚醚嵌段的增长而下降;当聚醚嵌段长度一定时,cmc值不随疏水嵌段长度的变化而变化。     

N-环己基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷的合成、表征与膜形态

利用聚合反应合成了一种柔软剂N-环己基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷A SO-702。用红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱、扫描电镜SEM和原子力显微镜AFM等仪器对产物的结构及成膜形态进行了研究。结果表明,A SO-702在亲水性纤维织物和单晶硅表面均能形成疏水膜。该膜表面不很均匀,有高低不平的峰形形貌存在,在2μm2扫描范围内A SO-702硅膜表面的均方根粗糙度达到了0.247 nm。     

纳米CaCO3/TiO2复合粒子制备超疏水膜

采用溶胶-凝胶法,用γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲基氧硅烷和油酸修饰纳米CaCO3/TiO2复合粒子,制备具有类似荷叶表面形貌的超疏水涂层。结合扫描电镜、红外光谱、热重和示差扫描量热仪对复合粒子进行表征。结果表明,纳米TiO2粒子物理复合在纳米CaCO3表面,复合粒子经修饰后引入了疏水性的甲基,形成纳米复合双重粗糙结构,使所制备的涂层表现出优良的超疏水性能,其中接触角为162.1°,滚动角7°。     

氨基硅ASO-702在再生纤维素表面的膜形貌及其定向排列方式

以再生纤维素作基质,在其表面组装了N-环己基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-702),分别用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)以及接触角测定仪对ASO-702的膜形貌进行了观察和表征.结果表明,在再生纤维素基质表面,氨基硅ASO-702能形成均一相疏水膜,该膜能有效降低再生纤维基质表面的粗糙度.XPS和接触角测定仪对纤维表面分析的结果表明,在处理后的棉纤维表层确有ASO-702硅膜存在,而且该膜疏水,接触角达到91.5°.从而进一步证明了氨基硅在纤维表面的定向排列成膜方式为:硅甲基朝外、Si-O偶极键及阳离子化氨基指向纤维表面.     

UV光固化型功能溶胶改性棉织物性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,盐酸为催化剂,制备SiO2水溶胶,加入一定量的双键偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)、十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)和光引发剂1173制得UV光固化型功能溶胶。棉织物经功能溶胶浸轧处理和UV光固化后形成超疏水表面,其表面接触角可达150°。当硅烷偶联剂为8%(质量分数)DTES,光固化时间为40s,改性织物表面接触角达到150.63°,织物为超疏水状态。织物经过10次皂洗处理后仍具有一定的疏水效果,织物的拉伸断裂强力提高,而柔软性、透气性、透水性减弱。     

硅蜡聚醚氨基聚硅氧烷的制备、膜形貌及性能

以含氢硅油、甲基丙烯酸十八酯、烯丙基环氧基封端聚醚化合物及N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等为原料,通过硅氢加成和环氧开环反应,成功制备一种功能性硅蜡聚醚氨基聚硅氧烷(AWPESO)。采用红外光谱、核磁共振氢谱和原子力显微镜分别对AWPESO的结构和膜形貌进行表征,并探讨其应用性能。结果表明,在单晶硅表面,AWPESO形成了非均一相粗糙硅膜,膜形貌主要由不清晰的连续相、直立尖峰以及大量微凸构成;在5μm×5μm的扫描范围内,膜表面的均方根粗糙度(R_q)为0.620 nm。应用AWPESO整理棉织物后,在织物纤维表面形成附着界面膜,显著增强了织物的柔软度、疏水性和回弹性等物理性能。     

γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料的制备和性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯以及阳离子光引发剂复合组成固化体系,紫外光照固化获得γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸缩水甘油酯复合材料,研究γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量变化对材料本体性能及表面性能的影响。结果表明:材料硬度随γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大而增大,γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量变化对复合材料本体热性能无显著影响。复合材料表面疏水性随γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大而增大,耐水性增强。XPS结果表明随着γ-缩水甘油醚氧丙基倍半硅氧烷含量增大,材料表面C元素含量降低,O元素含量降低,Si元素含量增大。光固化复合体系有望作为UV固化涂料使用。     

有机-无机自组装制备类荷叶结构超疏水涂层及其性能研究

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)为连接剂,利用硅氧烷水解形成硅羟基的自组装功能,将聚四氟乙烯(PTFE)烧结形成的纳米级纤维与硅氧烷团聚的微米级粒子结合,制备了具有类荷叶表面形貌的超疏水涂层,其静态水接触角达152°,滚动角约为5°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微/纳米二级结构.利用Cassie方程,探讨了表面微观结构和涂层疏水性能之间的关系.用电化学交流阻抗谱(EIS)分析覆有涂层的试样在模拟腐蚀环境下的腐蚀行为,结果表明该试样的腐蚀电流比裸钢片降低了3～4个数量级,说明该涂层具有较好的防腐性能。     

表面疏水纳米碳酸钙制备及表征

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）、3-巯丙基三乙氧基硅烷（MPTES）、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）3种硅烷偶联剂,对纳米碳酸钙进行表面改性,制备了具有表面疏水性能的纳米碳酸钙。采用红外光谱仪器与接触角测定仪对玫性前后的纳米碳酸钙进行了表征与比较,结果表明：硅烷偶联剂能成功连接到纳米碳酸钙表面;3种硅烷改性剂中,KH570改性后的接触角最大,改性效果最好;表面疏水改性有助于提高纳米碳酸钙在亲油相和在有机相中的分散性能。     

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%。      

3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷的合成研究

以3,3,3-三氟丙基三氯硅烷和甲醇为原料,采用溶剂法合成3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷,讨论了氮气流速、反应温度、原料配比、溶剂种类、滴加方式等因素对产物收率的影响.并用GC-MS对产物进行了分析.通过实验得出该反应较优的反应条件为:用正己烷作溶剂,N2流速为100mL/min,3,3,3-三氟丙基三氯硅烷和甲醇的摩尔比为1∶3.1,反应温度在70℃左右,3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅的产率可达89.4%.     

基于再生纤维素基质组装的氨基硅膜形貌及其定向排列方式

用原子力显微镜AFM、光电子能谱仪XPS等研究了组装在再生纤维素基质(cel)表面的N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)的膜形貌、表面相化学组成及疏水性.结果发现,受基质表面不平整性的影响,组装在cel表面的氨基硅膜(ASO-1/cel),微观上会表现出一种类似于基质的粗糙形貌.而XPS分析和接触角测定结果表明,ASO-1/cel表面强烈疏水,在其表层明显存在由氨基硅ASO-1所产生的Si2p、Cls、Nls和Ols XPS峰.据此推测,ASO-1在cel表面的定向排列成膜方式为:硅甲基朝外伸向空气、Si-O偶极键以及极性氨基指向基质界面.