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中文题名:

 具有优异耐候性超疏水涂膜的制备及表面润湿性的研究    

姓名:

 李金桦    

学号:

 104972100029    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080502    

学科名称:

 材料学    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工学硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 材料科学与工程学院    

专业:

 复合材料学    

研究方向:

 功能高分子材料    

第一导师姓名:

 翁睿    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2013-05-25    

答辩日期:

 2013-05-25    

中文关键词:

 超疏水 ; 耐候性 ; 纳米复合涂层 ; 聚硅氧烷 ; 有机氟    

中文摘要:
表面润湿性是固体的一项重要性质,在许多实际生产中,控制材料的润湿性显得尤为关键。超疏水材料具有极为优异的憎水性,其与水滴能够保持超过150°的接触角和低于10°的滚动角。正是这种类似荷叶效应的独特表面润湿性,使得超疏水材料在自清洁、抗覆冰、流体减阻、油水分离等领域展现出令人振奋的前景。然而,目前采用的制备超疏水材料的方法大多利用复杂的工艺和昂贵的设备,不利于大面积成型;加之存在的耐气候性差、使用寿命短等缺点,严重制约了该材料的推广应用。本文通过将纳米粒子与高耐候低表面能基体进行复合,在两种体系中分别制备出大面积的具有优异耐气候性的超疏水杂化涂料,并对涂层的结构与各项性能进行了深入的分析,主要内容包括:(1)采用Stöber法制备了环氧基团原位改性的纳米二氧化硅(SiO_2)溶胶。研究发现反应体系中NH_3和水的含量对SiO_2粒径和形貌的控制主要来源于对水解-成核速率的影响。实验所需粒径约30nm的SiO_2粒子最优合成条件为:浓度比TEOS:NH_3:H_2O=0.2:0.4:1,反应温度25℃。(2)利用侧链氨基接枝的端羟基聚二甲基硅氧烷(SA-HTPDMS)作为成膜基体,通过纳米SiO_2溶胶的引入制备出接触角大于154.8±1°,滚动角小于3.5°且具有一定透光性的超疏水涂层。分析结果显示,纳米颗粒受基体的束缚而聚集形成的二级粗糙结构与聚硅氧烷链上疏水的-CH_3共同赋予材料的超疏水性能。涂膜能在-10—80℃下维持超疏水性能且300℃下具有良好的热稳定性,其主要的热失重来源于高温下有机硅氧烷的裂解和易挥发的环状小分子的生成。(3)首次通过自制的氟化环氧树脂乳液与表面氨基改性的双尺度SiO_2的复合体系,制备出具有优异耐候性的梯度超疏水涂层。涂层的静态水接触角超过158.6±1°,滚动角仅为3.8°,并能在冷/热、酸/碱、人工加速老化处理之后维持超疏水性能。表面过剩的存在,使低表面能的-CF_x和-Si-O-在成膜过程中主动向材料表面富集,与无机粒子构建的等级粗糙结构协同产生超疏水性能。此外,由于C-F和-Si-O-较高的键能,其构筑的保护层阻挡了外界条件对材料的加速老化和降解,有效提高了涂层的耐候性能;而底层环氧树脂提供良好的基底粘接力,使得最终涂料的附着力达到І级。
中图分类号:

 TB34    

馆藏号:

 TB34/0029/2013    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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