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%。     

超疏水铜表面的制备及其耐腐蚀性能研究

首先采用高速电火花切割技术构造出表面粗糙结构,然后通过浸泡硬脂酸乙醇溶液降低材料表面能的方法成功地制备了具有超疏水特性的铜基体表面。用扫描电镜、接触角测量仪、电化学工作站、X射线衍射仪分别对材料表面结构、润湿性、耐腐蚀性、化学组成进行了表征。结果表明:经过电火花线切割处理后,基体表面分布有亚微米-微米级颗粒结构。经过硬脂酸修饰后,铜基体表面与水的接触角为153°±1.5°,表现出超疏水性。在3.5%NaCl溶液中极化测试试样表面,相对于没有处理的铜基体,超疏水表面的腐蚀电流下降了2个数量级,表现出良好的耐腐蚀性。     

电沉积法制备仿生超疏水滤网及其油水分离性能

采用电沉积法在铜网表面制备铜镀层,然后经硬脂酸修饰制得具有仿生超疏水性能的滤网。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪等对试样的形貌、组成及润湿性等进行表征与分析,探讨电镀时间、电流密度和修饰时间等工艺参数对滤网浸润性的影响,并对制备的仿生超疏水滤网的油水分离性能进行研究。结果表明,铜镀层的微纳米突起结构和硬脂酸修饰的协同作用赋予铜网良好的超疏水性能,其接触角高达165°。该滤网油水分离性能优良,对不同种类油水混合物分离效率高达98%,且反复使用15次后仍能达到90%以上的分离效率。     

粉煤灰超疏水不锈钢网的制备及油水分离

采用树脂粘接法，将硬脂酸修饰后的粉煤灰用环氧树脂粘接在不锈钢网骨架表面，制备了超疏水不锈钢网，并对其进行了TEM、SEM、FTIR和接触角等表征。结果显示：在高倍显微镜下改性后的超疏水不锈钢网表面呈一定粗糙度的微纳米分级结构，静态水接触角高达153°。此外，该超疏水不锈钢网具有良好的机械稳定性和超疏水耐久性，其表面经机械磨损试验100次后水静态接触角仍高达141°。该材料用于多种油/有机溶剂与水的混合液的分离中，分离效率均高于94%。     

改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO_2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO_2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。     

纳米二氧化钛/氧化锌超疏水涂层的制备及其性能

将纳米TiO2和微米ZnO机械搅拌,制备了纳米TiO2/ZnO复合粒子。通过硬脂酸对其改性,于200°C下烘烤15min,在钢试片上得到纳米TiO2/ZnO复合超疏水涂层。采用扫描电镜、红外光谱和接触角分析仪对涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明,复合粒子经硬脂酸表面改性后引入了疏水性的甲基,形成微/纳米双重粗糙结构。当硬脂酸含量为9%时,所得涂层表面与水的静态接触角为165.3°,滚动角4°。该涂层具有优异的耐溶解性、耐温性及自清洁性。     

YSZ涂覆碳纤维/环氧复合材料性能的研究

采用溶胶-凝胶法在碳纤维的表面涂覆了一层钇稳定氧化锆(YSZ)涂层，并研究了用其制备的碳纤维／环氧复合材料的性能。结果表明：涂层中粒子的粒经约为10nm，YSZ涂覆后复合材料的层间剪切强度(ILSS)、拉伸强度和弯曲强度分别提高了52．0％、6．5％和6．3％；YSZ涂覆后的碳纤维与环氧树脂基体的结合更加紧密，且在碳纤维表面形成的YSZ涂层在450～700℃能有效地减缓碳纤维／环氧复合材料的氧化失重速率。     

甲基丙烯酸六氟丁酯接枝环氧粉末涂料研究

在引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的作用下,采用甲基丙烯酸六氟丁酯与双酚A环氧树脂(DGEBA)反应合成了含氟侧链的环氧树脂(F-DGEBA),用其制备粉末涂料。运用红外光谱(FT-IR)、接触角、X-射线光电子能谱(XPS)、交流阻抗(EIS)、盐雾试验等方法,研究了含氟环氧树脂的结构、表面性能、电化学性质及耐腐性能。研究结果表明:F-DGEBA涂层对水的静态接触角提高了15°左右,达到95°,在固化过程中,氟元素在表面充分富集,从理论值的5.53%提高到了涂层表面的39.83%,EIS图谱显示提高了3个数量级,经历36 h氯化钠溶液浸泡后,降至普通环氧树脂的水平,盐雾试验表明该粉末涂料具有优异的耐腐蚀性能。     

聚多巴胺-聚偏氟乙烯复合膜在304不锈钢上的制备及防腐性能

采用自组装的方法用多巴胺盐酸盐溶液在经过抛光处理的304不锈钢表面形成一层聚多巴胺(PDA)薄膜,然后采用刮涂法用聚偏氟乙烯(PVDF)溶液在经过聚多巴胺改性后的不锈钢表面形成涂层。通过纳米压痕法研究了PDA–PVDF复合涂层与不锈钢基底之间的相互作用,测量了复合涂层的水接触角。借助动电位极化曲线测量和电化学阻抗谱研究了复合涂层的抗腐蚀性能。结果表明,PDA薄膜改性后的304不锈钢样品表面与PVDF涂层的粘附性大大增强,复合涂层修饰过的304不锈钢表面疏水性增强,耐腐蚀性得到了提升。     

阳极氧化二氧化钛纳米管涂层地热水腐蚀和沉积特性

拟采用金属二次阳极氧化等表面工程技术抑制地热水的腐蚀和结垢现象。在纯钛和钛合金(Ti-6Al-4V)板基底上采用二次阳极氧化法制备了二氧化钛微纳米管阵列涂层,探讨了制备工艺参数对涂层结构的影响,并进一步采用浸渍法对涂层进行了超疏水化处理。通过场发射环境扫描电镜表征了涂层的微观结构形貌。应用视频光学接触角测量仪检测了涂层表面的静态接触角,估算了表面自由能。对涂层的粗糙度也进行了测量。采用静态浸渍法评估了涂层的防垢性能。采用电化学线性极化曲线法研究了涂层在地热水中的耐腐蚀效果。结果表明,在钛及钛合金基底上,采用二次阳极氧化和浸渍工艺,可以制得具有规整二氧化钛微纳米管阵列结构和较低表面能的功能涂层;该涂层与基底相比,在地热水中的耐腐蚀性能得以提高;在碳酸钙饱和溶液中的污垢沉积速率降低约15%。同时,涂层与基底有较好的结合性能,疏水涂层经历多次胶带剥离和砂纸磨损实验后,依然保持着较高的疏水性。     

生物活性玻璃超细粉体的硬脂酸表面修饰研究

为了扩展溶胶-凝胶生物活性玻璃在复合材料骨修复支架领域的应用,本研究使用硬脂酸对生物玻璃超细粉体进行了表面改性,并采用TG/DSC、XPS、FFIR和表面接触角测定等技术对改性前后的生物玻璃样品的结构和性能进行了一系列表征和分析.结果表明硬脂酸通过化学键形式结合在生物活性玻璃表面,修饰层质量百分数约为4.5%,修饰层厚度约为3～4nm;而且改性后的生物玻璃超细粉体疏水性显著提高,在有机溶剂及壳聚糖基相中的分散性有明显改善.     

激光处理对玻璃纤维增强复合材料与涂层间附着力的影响研究

为了提高民机玻璃纤维增强复合材料（ GFRP）与表面涂层之间的附着力,采用波长为 1 064 nm的红外脉冲激光对 GFRP基体进行表面处理。通过不同激光功率与传统 240目砂纸手工打磨工艺的对比,采用扫描电镜、 3D光学表面轮廓仪、接触角测量仪等,研究了不同处理方式对 GFRP基体微观形貌、粗糙度、水接触角的影响。结果表明：激光功率达到最大功率的 40%、60%、80%时,能获得较粗糙的微观表面、较低的水接触角和高的表面浸润性,而且激光表面处理比手工打磨 GFRP基体的附着力提升效果更显著。从效果和能耗考虑,选取最大功率（ 120 W）的 40%进行激光表面处理时, GFRP基体与涂层之间附着性能最佳。     

全氢聚硅氮烷涂层制备及其性能

以重复单元为-(SiH_2NH)-的全氢聚硅氮烷(PHPS)前驱体溶液为原料,采用水汽固化方式制备新型低表面能防护涂层。通过接触角测试、硬度及附着力等力学性能试验研究了PHPS固化过程中温度与时间对涂层性能的影响。使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)与扫描电镜(SEM)对PHPS涂层化学结构以及微观形貌进行表征观察,并通过动电位极化曲线研究了最佳工艺制备的涂层的耐蚀性能。研究表明,温度200℃、时间2 h为PHPS水汽固化的最佳工艺参数。在温度200℃、时间2 h固化制备的PHPS涂层表面平整致密,无明显缺陷且与基体结合良好,PHPS涂层接触角最大为105°,计算得出其表面自由能为18.74 mN·m~(-1),涂层硬度达到9 H,附着力等级达到0级。由动电位极化曲线可知,浸泡48 h后涂层的电流密度为2.136×10~(-7)A·cm~(-2),基体的电流密度为1.336×10~(-4)A·cm~(-2),腐蚀电流密度大大降低,涂层保护效率高达99.84%。     

大气等离子喷涂羟基磷灰石涂层的工艺参数优化

采用大气等离子喷涂工艺在Ti–6Al–4V基体上制备羟基磷灰石(HA)涂层。通过正交试验考察了喷涂电流、喷涂距离和次气(氢气)流量对HA涂层结合强度和显微硬度的影响。结果表明，当喷涂电流为700 A，次气流量为9 L/min，喷涂距离为120 mm时，涂层品质最好。采用扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、接触角测量仪和电化学工作站对此参数组合下所制涂层的微观结构及性能进行表征。结果表明，等离子喷涂制备的HA涂层具有典型的层状结构，与基体结合良好，表面粗糙度(Ra)达到3.56μm，对模拟体液(SBF)的接触角为43.6°。与纯基体相比，有HA涂层的Ti–6Al–4V试样在SBF中的腐蚀电位正移，腐蚀电流密度降低，耐蚀性得到显著提升。     

超疏水性铁基块体非晶合金的制备及表征

开发了一种简单的电化学腐蚀和硬脂酸分子自组装两步表面改性方法,制备了超疏水性Fe基块体非晶合金(Fe48Cr15Mo14B6C15Y2,at%)表面。利用XRD,SEM,激光共聚焦仪和接触角测量仪对非晶合金结构、表面形貌和润湿性进行表征发现:经过电化学腐蚀后,非晶合金表面出现微/纳米复合多孔结构腐蚀层.;再经过硬脂酸的四氢呋喃溶液化学修饰后,其接触角达到151°。分析认为复合多孔结构和低表面能硬脂酸修饰两方面因素共同作用实现了超疏水性。     

高强高模PVA纤维表面改性及耐碱性能

采用疏水二氧化硅涂层与纳米石墨涂层两种方案对高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维表面进行改性,并使用接触角测量仪、原子力显微镜及Fourier红外光谱仪对处理后的纤维表面进行表征,研究了高强高模PVA纤维的耐碱性及单丝拔出时的微观力学界面参数。结果表明:经过处理后PVA纤维表面粗糙度增加,由亲水状态成功转变为疏水状态,接触角均大于130°;PVA纤维耐碱性良好,碱浸泡后拉伸强度保持率大于95%;经过表面修饰后PVA纤维的化学粘结力大幅降低。纳米石墨涂层可以很好地调控纤维与水泥基体的界面,使纤维从水泥基体中被完整拔出。     

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°。     

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。     

油田管道防垢的超疏水涂层制备及性能研究

以耐磨性好的TPU为基体,掺杂CeO₂粒子来构建表面微纳米结构,制备了一种TPU-CeO₂超疏水涂层。对其进行性能研究,结果表明：TPU-CeO₂复合涂层具备很好的超疏水性能,水接触角和滚动角分别可达到158°和5°;TPU-CeO₂复合涂层具有良好的防结垢和自清洁性能以及较好的附着性和柔韧性。     

超疏水铁表面的制备及其自清洁性能研究

采用氯化铜刻蚀的方法在铁片表面构造出具有微-纳米尺度的粗糙结构,并用硬脂酸作为低表面能物质进行疏水化改性,制备了具有超疏水特性的铁表面。对影响超疏水铁片表面粗糙结构和润湿性能的各种因素进行了讨论。采用接触角测量仪、扫描电镜、原子力显微镜等对材料的表面进行表征,同时探讨了其在自清洁中的应用,并用Cassie理论对表面的润湿性进行分析。结果表明,当CuCl_2浓度为0.005 mol/L、刻蚀时间为15 min、硬脂酸质量分数为0.5%、修饰时间为10 min时,表面具有超疏水性,其水接触角达153.6°。该表面在温度0~100℃、pH11范围内能保持超疏水性,有良好的稳定性,并且对水滴的粘附力极低,且具有良好的自清洁性能。