聚苯硫醚超疏水复合涂层的制备与性能

利用工业原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅纳米粉末,采用喷涂法在瓷砖表面制备了疏水复合涂层.研究了热处理温度、组分配比对涂层表面形貌、粗糙度和接触角的影响,发现随着热处理温度升高,涂层表面粗糙度增大,随着疏水性二氧化硅含量的增加,由于表面聚集的疏水性二氧化硅增多,涂层疏水性增强,在热处理温度为280℃、疏水性二氧化硅与聚苯硫醚质量比为1∶1时,可获得超疏水涂层,涂层的接触角大于150°,滚落角小于4°,pH值为1～14的水溶液在其表面都具有很高的接触角.超疏水涂层具有良好的自清洁效果,并且经落沙法实验测定,超疏水涂层耐刮伤性能良好.     

二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究

将二氧化硅纳米颗粒和硅树脂制成混合液,采用喷涂法(spray-coating)制备出了具备超疏水性的复合涂层.研究了二氧化硅、硅树脂不同含量配比对涂层疏水性能的影响,结果表明复合涂层的接触角随二氧化硅含量的增加而增加.在二氧化硅含量大于3%(质量分数)时,涂层显现超疏水性;当二氧化硅含量为3%(质量分数)、硅树脂含量为7%(质量分数)时,涂层与水的接触角达到151.6°,滚动角接近0°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面的微观结构,发现超疏水性的涂层具备微-纳复合阶层结构,类球状突起粒径在5μm左右,类球状突起上分布纳米团聚颗粒,直径约为50 nm.这种类似荷叶表面的微(纳复合阶层结构,结合硅树脂的低表面能,使得复合涂层具备了超疏水性能.     

透明抗静电多功能超疏水薄膜的制备

采用提拉法在聚酰亚胺薄膜表面分步涂覆了银纳米线及疏水纳米二氧化硅, 分别构筑了导电网络及超疏水涂层, 制备了超疏水抗静电透明薄膜. 研究结果表明, 超疏水抗静电透明薄膜保持了较高的透光性, 其透光率高于90%. 同时, 银纳米线网络的构筑有效增加了超疏水抗静电透明薄膜的导电性, 使其表面电阻介于10⁶~10¹⁰ Ω之间, 达到了抗静电要求. 水滴在该薄膜表面静态接触角高达156.4°, 滚动角小于1°, 展现了优异的超疏水特性. 通过导电网络及疏水涂层的构筑, 实现了透明及抗静电超疏水多功能的统一.     

有机硅改性聚氨酯/纳米SiO2复合超疏水涂层的制备

以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、羟基封端的聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS)、1,4-丁二醇(BDO)为原料,合成了有机硅改性的聚氨酯溶液,通过核磁共振、红外光谱技术对其结构进行表征,并研究了羟基硅油加入量对聚氨酯热稳定性、疏水性的影响.以有机硅改性的聚氨酯溶液为基体、含氟硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅颗粒为填料,喷涂制备超疏水涂层,研究了填料添加量对复合涂层疏水性的影响.结果表明:当硅油加入量为9 wt%,填料加入量为60 wt%时,复合涂层性能最优,水接触角为153.3°,滞后角为6.3°.经过200℃加热1 h后,仍然具有大于150°的水接触角.对复合涂层进行磨损实验与防冰测试,结果表明:该复合涂层在磨损过程中,在基底暴露之前,整个涂层基体都具有超疏水性;并且该涂层能有效降低结冰温度,延长结冰时间,具有良好的防冰性能.     

二氧化硅／环氧树脂复合涂层的制备及其疏水性能

采用喷涂技术,在马口铁表面喷涂环氧树脂和二氧化硅复合涂层,研究了二氧化硅的含量对表面疏水性的影响,复合涂层的疏水性随二氧化硅含量的增加而增加．当二氧化硅质量分数增大到40％时,所制备的复合涂层与水的接触角约为141°且具有较小的滚动角．     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

三角紫叶酢浆草叶面的超疏水性

三角紫叶酢浆草叶面有很好的超疏水性,水滴在其表面的接触角约为150°,滚动角约为15°。研究发现,在三角紫叶酢浆草的叶面,分布有微纳米二元复合阶层结构的"星型"微凸体,微凸体之间有大量凹槽和空隙,复合阶层结构表面能吸附一层空气膜,液滴与其表面的接触是液、固、气的复合接触。此外,植物的叶面有低表面能的蜡状物,微纳米级的复合阶层结构及其表面的低表面能物质的协同效应使其表面显示出优异的超疏水性能。该研究有望为仿生超疏水材料的制备提供有益的启示与借鉴。     

超疏水聚硅氧烷涂层的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为有机硅前驱体,通过酸-碱催化水解-缩合得到聚有机硅氧烷凝胶,经浸涂-提拉成膜技术在玻璃表面制备超疏水聚硅氧烷涂层。通过红外光谱(FT-IR)、水接触角(WCA)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等分析技术对涂层进行了结构表征、疏水性测试和表面形貌观察。结果表明,涂层内部形成带有甲基和残余硅羟基基团的网络结构。当n(MTES)∶n(EtOH)∶n(H2O)分别为1∶35∶8和1∶45∶8时,在室温制备的涂层对水的接触角可分别高达160°和162°,滚动角均低至7°,并且涂层在250℃以下的热处理过程中,其疏水性基本保持不变。FE-SEM观察证实了涂层表面分布着许多孔径为0.5～1.0μm的微孔和粒径为50～100 nm的纳米颗粒聚集体,具有微-纳米尺寸相结合的双重结构。此外涂层还具有较高的透明性、对腐蚀性液体具有超疏水性。研制得到的超疏水涂层有望用于玻璃、织物、金属和塑料等基底表面作为保护和防腐蚀涂膜。     

银/铂双金属中空纳米颗粒的制备及光学性质研究

通过以Ag纳米颗粒为模板的置换和沉积反应,制备了Ag/Pt双金属复合纳米颗粒.用透射电子显微镜(TEM)对颗粒的形貌、尺寸和结构进行了表征,发现复合颗粒具有中空结构.紫外可见吸收光谱(UV-Vis)研究表明,Ag/Pt双金属中空复合纳米颗粒具有单峰的表面等离子共振吸收特征,随着反应溶液中氯铂酸和硝酸银摩尔比的增加,吸收峰先红移后蓝移.表面增强拉曼光谱实验结果表明,Ag/Pt双金属复合纳米颗粒对吡啶分子具有较好的增强效果.     

超疏水低粘着铜表面制备及其防覆冰性能

用喷砂处理在铜片表面形成微米级丘陵状凹坑,再用表面氧化处理在铜片表面制备菊花花瓣状CuO纳米片.通过喷砂-表面氧化处理在铜片表面成功构建了微米-纳米复合结构,这种表面氟化后与水滴的接触角高达161°,滚动角低至1°,显示出优异的超疏水性和很低的粘着性.低温下,这种表面与水滴间的热量交换较小,水滴不易凝结,有效地提高了抗结霜性.抗结霜性良好的超疏水铜有望在热交换器或低温运行设备等领域获得应用,这种简便的超疏水铜表面的制备方法也给其它工程材料超疏水表面的工业化制备提供了一个思路.     

丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底, 用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜. 但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳. 基于此, 本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计, 先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性, 再喷涂亲水性Nafion膜, 完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备. 实验结果表明, 改性前的PTFE膜材料水接触角为150°, 改性后的膜接触角变为55.6°, 亲水性大幅上升, 膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80 ℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜, 而 Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80 ℃下达到131.9 mS/cm), 接近于Nafion117膜, 最大功率密度可以达到404.2 mW/cm².     

Ag/SiO2复合薄膜的紫外光还原制备及其光学性能

采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备不同Ag掺杂量的Ag/SiO2复合薄膜,通过紫外辐射技术对薄膜进行了还原处理,采用XRD、SEM、IR、UV-Vis、Raman和荧光光谱(PL)等技术对薄膜样品结构进行了表征和光学性能测试.XRD结果表明,复合薄膜样品中的Ag纳米粒子呈面心立方相,利用谢乐公式计算出金属银的平均晶粒尺寸约为10.2 nm;SEM结果显示,所得Ag/SiO2复合薄膜均匀性良好,薄膜中绝大部分纳米颗粒尺寸较小,薄膜约厚1μm;UV-Vis结果表明,随着,nAg/nSi的增加,Ag纳米粒子在420 nm附近的表面等离子共振吸收峰逐渐增强,并伴有一定的红移;PL谱表明,由于Ag纳米粒子的表面等离子共振,薄膜样品在442 nm处发出强光,并且随着Ag浓度增大,发光强度略有降低,出现蓝移;从Raman光谱可以看出由于Ag纳米颗粒表面局域电磁场增强造成的表面增强的拉曼散射(SERS).     

液相法制备具有双尺寸粗糙度的超疏水铜表面

基于简单的液相法,以硫代硫酸钠和氯化铜为原料在铜片表面上构筑了具有微/纳米双尺寸粗糙度的硫化铜膜.用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线(EDX)光谱仪及光学视频接触角仪对处理前后的铜表面进行了表征和分析.处理后的超亲水铜表面经硬脂酸修饰后具有超疏水效应,静态接触角高达161°,5μL水滴滚动角低至2.5°左右.超疏水性能归因于表面具有双尺寸粗糙度和低表面能的硬脂酸.该方法简单,无需复杂制备过程和苛刻设备,所得超疏水铜表面具有优异的不粘附性、长时间储存的稳定性和一定的耐摩擦性能.     

研究简报聚苯乙烯接枝TiO2有机无机杂化超疏水涂层的制备

采用自由基聚合的方法,在经乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)修饰的纳米TiO2表面上接枝聚苯乙烯(PS),而后制得PS-g-TiO2有机无机纳米杂化超疏水薄膜。利用场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对PS-g-TiO2进行了形貌和结构表征,并探讨了VTEOS修饰对TiO2纳米粉体表面浸润性能的影响。测试结果表明,纳米TiO2经VTEOS改性后所制备的PS-g-TiO2薄膜和仅用硅烷偶联剂修饰的TiO2薄膜都具有良好的超疏水性能,水滴在薄膜上的最大静态接触角分别为160°和154°,滑动角分别为3°和4°。     

纳米银改性树脂基托机械性能的初步研究

采用磁控溅射技术在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂基托表面沉积一层纳米银(Ag NPs)涂层.研究了纳米银改性PMMA树脂基托的机械性能,为改性材料的临床应用提供理论基础.根据国际标准ISO2409:2007描述的划格法对涂层与基底的附着力强度进行测试,各组试件的接触角采用静态液滴法测量,三点弯曲法检测试件的弯曲强度.结果显示,各组涂层与PMMA基底材料结合良好,各组试件的表面润湿性变化不大,其中PMMA-Ag NPs80s组疏水性略有提高,各组试件的弯曲强度均符合国家标准.     

超疏水超亲油铜网的制备及其在油水分离中的应用（英文）

以铜网为基底,通过浸涂法在其表面制得超疏水超亲油有机-无机复合薄膜,水滴、油滴在其表面的接触角分别为152°和10°。线性低密度聚乙烯-SiO_2纳米球构成的复合阶层结构及低表面能线性低密度聚乙烯涂层的协同作用使铜网产生独特的润湿性。该铜网具有很好的自清洁性和抗腐蚀性,可用于油水混合物的有效分离。与传统方法相比,该方法制备超疏水-超亲油薄膜方法简单、成本低、无氟,有望在实践中得到应用。     

聚乳酸/二氧化硅超疏水材料的制备及其性能研究

本研究采用硅烷偶联剂KH570化学接枝与硬脂酸(SA)物理包覆相结合的方法对纳米二氧化硅(SiO_2)进行有效改性,得到具有一定疏水效果并能在聚合物基体中有效分散的纳米填料,以聚乳酸(PLLA)为聚合物基体,通过非溶剂诱导相分离法制得了超疏水PLLA/SiO_2复合膜,其表观接触角由纯PLLA的120°提高到153°。研究还发现,填料含量不同,基体的结晶性能也不同,随着改性纳米SiO_2填料含量的增加,膜的结晶度从9.8%提高到17.19%,结晶度对材料表面粗糙结构的构建有重要作用,粗糙结构有助于表面疏水性能的提升。     

Ag_核Au_壳金属复合纳米粒子的制备及表面增强拉曼光谱研究

在已制备好的Ag纳米粒子表面,通过化学还原的方法沉积生长Au包裹层,制备了粒子尺寸为50-70nm的Ag核Au壳复合纳米粒子.通过改变AuCl₄^-量,使Ag_100-xAu_x中Au的含量由x=0变为x=30.用UV-Vis吸收光谱和透射电子显微镜(TEM)对该结构纳米粒子进行了表征,并以对巯基苯胺(PATP)为探针分子进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究.表面拉曼光谱表明,该结构的纳米粒子具有比Ag更强的SERS活性,随着Au:Ag比例的逐渐增加,其活性呈现先增大后减小的趋势,其最大增强约为Ag纳米粒子的10倍.     

基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构制备的研究

利用粒子辅助水滴模板法的实施获得规则蜂窝状图案化多孔结构模板,并进一步利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制转移技术获得表面具有微米尺寸蜂窝状突起阵列的反向图案化结构.以这种图案化突起结构作为微米尺寸所提供的微米级粗糙度为基础,设计了2种的简单的二次纳米结构的引入过程,最终实现了微米级阵列和纳米级粗糙度的复合.第一种方法借助银镜反应来实现纳米银结构的化学沉积,最终在PDMS阵列表面获得了致密的纳米银颗粒沉积层,并成功获得了表面接触角达166度的超疏水性质.第二种方法利用了聚电解质/二氧化硅粒子层层静电自组装的方法引入纳米结构,结果在仅仅进行了2个组装循环的条件下即可获得超疏水性质的表面复合结构.通过简单的实验设计试图提供一种基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构的普适性制备方法.     

Au@PS纳米颗粒掺杂PDMS/(PVDF-TrFE)复合薄膜的制备及介电-疏水性能

结合乳液聚合和还原法在250 nm的聚苯乙烯(PS)微球表面均匀负载了Au纳米颗粒. 通过溶液共混法, 使Au@PS纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯-三氟乙烯[P(VDF-TrFE)](质量比为2∶3)均匀混合, 制备出结构致密、 Au@PS均匀分布的微突起的复合薄膜. 研究了不同Au@PS纳米颗粒掺杂量对复合薄膜的结构、 熔融结晶行为和介电疏水特性的影响. 研究发现, Au@PS纳米颗粒的引入阻碍了P(VDF-TrFE)的β相的产生, 但对PDMS/P(VDF-TrFE)复合薄膜的化学健结构没有显著影响; 随着Au@PS纳米颗粒含量的增多, 复合薄膜结晶温度和玻璃化转化温度升高, 熔点略有降低. 由于界面极化和微电容效应协同作用, 掺杂Au@PS复合薄膜的介电常数有显著提升. PS球表面均匀负载的Au纳米颗粒减少了导电网络的构成, 使介电损耗维持在较低值. 掺杂5%(质量分数)Au@PS的复合薄膜介电常数达到22(100 Hz), 分别为纯PDMS和PDMS/P(VDF-TrFE)的8.8倍和3.14倍, 同时具有优异的疏水特性, 接触角达到112.31°.