化学浴沉积法制备防污自洁聚偏氟乙烯膜

基于"荷叶效应"原理,利用聚偏氟乙烯(PVDF)涂膜构筑微米结构,氧等离子体诱导化学沉积法构筑纳米结构。采用接触角测量仪、原子力显微镜及X光电子能谱仪等研究了PVDF膜表面的微结构及化学组成与疏水性能的关系。结果显示,PVDF溶液涂膜后可形成直径8μm的微球,甲基三氯硅烷修饰的PVDF膜与水的接触角为157°;二甲基二氯硅烷/甲基三氯硅烷混合液修饰的PVDF膜的表面接触角为155°,滚动角2°;集灰实验证明,两种修饰方法制备的PVDF膜均具有良好的防污自洁性能。     

仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备

PVDF用于建筑膜材料的表层不能满足防污自洁要求。基于荷叶效应原理,采用模板法制备具有粗糙表面的PVDF膜,以CF4为气氛采用低温等离子体技术对薄膜进行低表面能改性。结果表明,粗糙度对膜的疏水性有影响显著;等离子体改性后膜的疏水性能显著提高,达到静态接触角为166.1°,滚动角1.4°的超疏水;SEM图、AFM图显示膜表面具有类荷叶的微纳米分级结构;等离子改性的条件为处理时间5min,压力60Pa,功率200W。     

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDF和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.     

微纳米颗粒/硬脂酸超疏水涂层的仿生构建及其性能研究

通过一步喷涂法将微纳米表面构建与低表面能物质修饰相结合,制备了超疏水仿生涂层;开展超疏水材料涂覆技术研究,分析总结不同涂敷方式对涂层的性能影响;测定了不同粉体种类与浓度下涂层的疏水性能差异,分析评价其对涂层疏水性能的影响;优选涂层材料配比对混凝土试块进行疏水改性,并测试其防污性能;通过LW-AB法表面能计算,探讨了涂层粗糙度与表面能之间的关系,并使用SEM对其表面微观形貌进行了表征。结果表明,在添加微纳米颗粒的情况下,喷涂制备的涂层接触角比浸涂制备的涂层大1/3左右,滚动角比浸涂制备的涂层小85%以上,体现了较好的疏水性能;涂层的疏水性能受表面能与粗糙度的影响,且随着硬脂酸浓度的增加、粉体浓度的增加与粉体颗粒粒径的减小,涂层的疏水性能呈增强的趋势,接触角达到165.27°,滚动角低至0.9°;经过超疏水处理后,混凝土试块表现出明显的防污与自清洁性能;表面能计算表明,在添加同样硬脂酸含量的条件下,随着粗糙度的增加,涂层表面的降低至4.89 mJ/m~2,仅为纯硬脂酸涂层的26.84%。     

聚偏氟乙烯超疏水分离膜的制备

采用溶液涂覆-浸没相分离法对聚偏氟乙烯膜(PVDF)进行表面复合改性,制备了超疏水分离膜。初步考察了涂覆液中PVDF固含量和涂覆条件(浸泡时间、预蒸发时间、凝固浴组成和凝固浴温度)对复合膜疏水性能的影响。实验结果表明,当涂覆液中PVDF含量为1.88%(质量分数)时,膜丝有最大接触角136°;复合膜的接触角随浸泡时间的延长呈现先增大后减小的趋势,当浸泡时间为40s时,接触角最大,达到133°;在较短时间内(0～5s),预蒸发时间对复合膜的接触角影响不大;复合膜的接触角随着凝固浴中DMAc含量的增加而逐渐减小,随着凝固浴温度的增大而增大,当凝固浴温度为65℃时,膜表面的接触角增至153°。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备EI北大核心CSCD

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

润湿性对铝合金涂层耐蚀及防污性能的影响

以机械打磨法和硫酸阳极氧化法对铝合金表面进行粗糙化处理,形成具有不同粗糙度的表面,并涂覆硬脂酸涂层材料,获得不同表面润湿性的样品,以研究表面润湿性的变化对试样耐蚀性能及防污性能的影响。结果表明:铝合金表面粗糙度增大时,其表面接触角也随之增大,相应其润湿性降低,这有利于提高铝合金的耐弱酸、弱碱及盐溶液腐蚀性能和耐粉尘污染性能;当接触角大于150°时,其表面润湿性达到最低,实现超疏水性能,铝合金具有较好的耐腐蚀性能,但失重法测试表明,在强酸或强碱环境中,铝合金的耐腐蚀性能不佳;当接触角大于150°时,铝合金表面的防污性能得到较大提高。     

碱式硫酸镁晶须复合SiO2纳米粒子制备高/低黏附性超疏水涂层

超疏水材料因性能独特,应用前景广阔而被广泛关注。本文采用碱式硫酸镁晶须(MOSWs)与二氧化硅纳米粒子制备超疏水涂层,首先对MOSWs及50 nm、500 nm SiO₂进行表面改性以降低表面能,然后基于混料实验将三者按比例混合以构造表面粗糙度,以接触角、滚动角及平均粗糙度R_a为响应变量建立回归模型,分析了混合分量的形貌、尺寸与混合比例对响应变量的影响,并探讨了超疏水涂层微观结构对水滴黏附性的影响以及粗糙度与超疏水性能之间的关系。结果表明：MOSWs复合SiO₂纳米粒子可制备具有不同黏附性的超疏水涂层,单独使用MOSWs可制备高黏附性超疏水涂层,其接触角达152.59°,涂层水平倒置水滴不滴落;而MOSWs与50 nm SiO₂以相同质量分数混合,可制备低黏附性超疏水涂层,其接触角达163.25°,滚动角可趋近0°。所制备涂层的平均粗糙度R_a值位于5～10μm之间时,接触角较大,滚动角较小,超疏水性能较佳。     

耐腐蚀耐热超疏水TiO_2复合涂层制备与性能研究

铝基板表面的超疏水特性将赋予其优异的性能。利用环氧树脂(E44)和改性聚偏氟乙烯(PVDF)的作用,以改性纳米级二氧化钛(TiO_2)和全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)疏水低表面能物质为主要填料用简单易行的喷涂工艺制备出功能超疏水涂层。实验结果表明,制得的超疏水涂层,对水的静态接触角和滚动角分别为151°和5°;采用扫描电镜(SEM)表征了涂层表面有纳微二元复合微观结构;用差示扫描量热法(DSC)表征表明,该涂层在160℃下有优良的耐热性能;用不同pH值溶液进行浸没腐蚀以及电化学测其耐腐蚀性,腐蚀时间为180h时接触角仍有130°左右,具备强疏水效果。这种超疏水涂层为腐蚀耐热材料领域的研究提供了新的视野。     

氟树脂对聚偏氟乙烯膜疏水性的影响

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以氟树脂为疏水助剂,制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜.采用不同偶联剂对疏水助剂氟树脂进行改性,研究了改性氟树脂对PVDF膜疏水性的影响.研究结果表明:添加疏水助剂氟树脂可改善PVDF膜的疏水性.当经偶联刺G502改性的氟树脂添加量为10%时,PVDF膜与水的静态接触角达到120°.通过集灰实验表明添加改性氟树脂的PVDF膜具有较好的疏水性.     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

通过粒子辅助水滴模板法制备超疏水材料

利用水滴模板法成功制备出孔径可控的具有结构规则的聚合物多孔膜,并以所制备多孔膜为模板利用反向复刻法复制孔洞阵列结构,得到具有微米级突起阵列结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜片,然后将事先排布好的二氧化硅微球阵列通过热压印法转移到具有微米级突起结构的PDMS膜片上,然后成功制备出具有微纳米复合突起结构的膜片。通过对具有不同突起结构组合的PDMS膜片进行接触角测试发现,膜片的接触角随着其表面粗糙程度的增大而增大,即具有微纳复合结构膜片接触角((150.7±3.2)°)最大,达到了超疏水的效果;无突起结构膜片的接触角((108.9±3.1)°)最小;而仅具有微米级结构膜片的接触角((134.6±1.0)°)居中,这符合目前已知的物质表面浸润性与其表面粗糙度的关系。另外,经测试,具有微纳复合结构的膜片接触角最大达到155°,同时具有非常大的滚动角,使得这种膜片材料具备了粘性超疏水的性能,而这种特殊浸润表面性质可以在液体无损传输、生化分离等领域拥有巨大的应用前景。     

氧化锌超疏水薄膜的制备及其耐久性

为了提高氧化锌(ZnO)纳米疏水膜层在实际应用中的耐久性能,采用水热法在铝基底表面制备出微纳米结构的ZnO超疏水薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对所得ZnO薄膜的成分、微观结构及润湿性能进行分析;利用UMT摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦性能和机械疏水耐久度进行研究;并用CHI660E电化学工作站对超疏水试样在海水中的耐腐蚀性能进行测量分析。结果表明:制备的微纳米结构ZnO薄膜具有超疏水性,在未经低表面能物质改性的情况下,对水的静态接触角高达152°,滚动角仅为2°;摩擦磨损测试表明该薄膜在经过2 400磨损周期后仍能保持较高的静态接触角;电化学阻抗谱和Tafel曲线测试表明,该薄膜的确降低了铝在海水中的腐蚀速率,缓蚀率高达93.8%。     

水凝胶改性有机硅海洋防污涂料的制备与性能研究

制备了新型水凝胶改性有机硅海洋防污涂料,通过亲水高分子使涂层表面形成水化层以降低污损生物附着。利用红外光谱检测含氢硅油转化率以确定面漆粘结剂的转化率。通过设计四因素三水平正交试验,探究不同涂装体系的防污性能。通过粘附力测试、接触角测试、盐雾实验、浸泡实验、极化测试和防污性能实验等手段探究涂装体系的表面质量、耐腐蚀性能及防污性能。结果表明:制备的涂装体系在实验室沉浸实验中具有良好的防污效果。水凝胶改性有机硅防污涂层能在表面形成薄的水膜,有效地阻止了污损生物的粘附;通过调整侧链聚乙二醇烯丙基醚的分子量、反应温度、催化剂用量和硅油含氢量,可以合成相应的粘结剂调整涂层表面能;静态下涂层的防污效果比动态下更好。     

聚偏氟乙烯-氟化二氧化硅有机-无机复合膜的制备及脱硫性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜材料,通过溶胶凝胶-氟化法在PVDF膜表面沉淀氟化的二氧化硅纳米颗粒(fSiO_2),制备聚偏氟乙烯-氟化二氧化硅(PVDF-fSiO_2)有机-无机复合膜。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、接触角测定仪等对PVDF-fSiO_2复合膜进行表征,并评价其脱硫性能。结果表明,PVDFfSiO_2复合膜表面的接触角为106.9°,明显高于PVDF膜的76.4°;由于PVDF-fSiO_2复合膜的良好疏水性能和fSiO_2粒子对基膜的保护作用,随着脱硫时间的延长,PVDF-fSiO_2气-液膜接触器的脱硫率基本保持在79%左右。     

氧化还原法制备超疏水表面及其防覆冰性能

使用化学氧化还原法制备出疏水性能优异的超疏水表面,使用接触角测量仪、扫描电镜对表面浸润性及形貌进行表征分析。制得的铝基体超疏水表面接触角高达163.31°,滚动角小于5°。探究不同反应时间对表面形貌和浸润性的影响,使用自制的结冰监测系统对制备出的超疏水表面的静态和动态水滴防覆冰性能进行探究,并结合一维传热理论和经典成核理论对实验结果进行分析。结果表明,反应80min时表面疏水效果最好,超疏水表面静态水滴延缓结冰时间约是普通样品的5倍,结冰温度也低了3.3℃,动态水滴撞击表面时,超疏水表面始终无积水和覆冰,表现出优异的静态和动态防覆冰性能。     

聚丙烯中空纤维膜疏水性能测试方法研究

采用切线法测量聚丙烯中空纤维膜的静态接触角,考察实验条件如平衡时间、滴液体积以及环境温湿度对膜接触角的影响,根据相对标准偏差确定接触角测试条件.在此基础上,采用原子力显微镜进行膜表面形貌表征,测量并比较聚丙烯初生纤维和商品膜的接触角,分析表面粗糙度对膜疏水性能的影响.结果表明,当液滴体积小于0.1μL,避免了液滴重力对接触角的影响,环境温湿度和平衡时间是影响测量结果的主要因素.规则的微孔结构使膜表面粗糙度增大,形成毛细效应,有效阻止了液滴铺展和滑移,膜疏水性能显著提高.当液滴体积为0.04μL,环境温度为(20±2)℃,湿度为(25±4)%~(65±4)%,液滴平衡时间为15s,膜接触角为111.2°~107.8°,相对标准偏差小于5%.     

复合氟化改性制备EP-ZnO纳米超疏水涂层的研究

风力发电机叶片覆冰严重影响风机安全经济运行,高质量的超疏水防冰涂层是当前研究的热点之一.本实验采用复合氟化改性的方法分别对环氧树脂(EP)和固化剂进行氟化改性,同时通过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构进行修饰制备EP?ZnO纳米复合超疏水涂层,并研究了涂层的疏水性、耐磨性和抗冲击性能.研究结果表明,复合氟化改性能有效提高涂层的疏水性能,其接触角为150°,滚动角为6°;经过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构修饰后涂层的接触角达158°,滚动角为3°.涂层具有良好的粘附力、稳定的抗冲击能力和耐磨性能,在磨损实验过后,涂层仍能保持较高的疏水性能.     

苯乙烯/马来酸酐糖基共聚物对PVDF膜的亲水化改性研究

利用开环接枝聚合反应,在超高分子量苯乙烯/马来酸酐(SMA)交替共聚物中引入具有多羟基结构的生物相容性分子盐酸葡萄糖(GLA·HCl),生成糖基两亲性刷状共聚物(SMA-g-GLA),用1H NMR和GPC分别表征SMA-g-GLA的结构与分子量。以SMA-g-GLA为膜添加剂,通过浸没沉淀相转化法制备PVDF共混合金膜,纯水接触角测定结果表明,糖基化两亲性刷状共聚物的加入显著提高了膜的表面亲水性;BSA静态吸附实验研究表明,SMA-g-GLA膜添加剂有效地改善了PVDF膜的静态抗蛋白质污染性能。