超疏水环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

发布时间：2017-03-18 00:02

  本文关键词：超疏水环氧树脂复合涂层的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：一直以来,荷叶作为自然界中超疏水的典范受到了人们的青睐。落在荷叶表面的水滴可以自由地滚动。这种现象称为“荷叶效应”,其主要是由荷叶表面独特的微纳米二级结构和疏水的蜡质层造成的。受荷叶效应的启发,研究人员利用各种各样的技术方法在不同的基体材料上成功地制备出了仿生超疏水表面。尽管如此,由于基础理论和工艺技术的双重限制,在固有亲水材料表面构建具有超疏水性耐腐蚀耐热的表面材料至今仍然面临着巨大的挑战。因此,如何采用简单、低廉、快速、无污染的制备工艺制备出超疏水性耐腐蚀耐热的表面是一直以来困扰着科研人员的难题。本文分别采用简单的喷涂、静电喷涂制备出了耐腐蚀、耐热和有一定机械性能的超疏水、高疏油复合涂层,并对涂层关键组分的最佳含量进行了探索。利用接触角测量仪、电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱检测(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、热重(TGA)分析、X射线衍射(XRD)、Taber耐磨试验机等对所制备的超疏水涂层进行性能分析与研究。论文主要内容可概括为以下几点:(1)通过简单的喷涂法制备了环氧树脂基底超疏水TiO_2涂层,通过改性的PVDF可以和环氧树脂发生充分交联反应,与铝基板有很好的结合,加入改性的TiO_2纳米粒子构建了纳微结构,加入FEP和PDMS低表面能物质增加疏水性。从结构和物质两方面入手一步法制备了超疏水功能涂层。结果发现,该超疏水涂层对水的接触角为151°。分析探索了实验过程的反应机理,同时也对其耐腐蚀耐热的性能进行了表征分析。(2)主要采用简单实用性强的一步喷涂法制备出超疏水涂层。通过NH_4HCO_3在烧结过程中分解产生CO_2、NH_3和H_2O对涂层进行造孔,有利于涂层构建纳微结构,改性ZnO(m-ZnO)可以来增加涂层的机械性能以及接触角,FEP为低表面能物质且具有自润滑性,可以增加涂层的耐磨性和接触角,EP与铝基板有很好的结合。从结构和物质两方面入手一步法制备了超疏水功能涂层。结果发现,该复合双疏涂层对水、乙二醇的接触角分别为160°和140°,简单分析探索了涂层烧结过程的反应机理,同时也对其耐热耐腐蚀的性能进行了表征分析。(3)从粉煤灰环保利用和功能超疏涂层研究热点相结合的角度出发,采用一步静电喷涂法制备出超疏水粉煤灰功能涂层。利用环氧树脂与铝基板有很好的结合力,加入疏水性物质改性粉煤灰粒子构建了粗糙的微结构并提高了涂层机械强度,加入全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)和聚偏氟乙烯(PVDF)低表面能物质以增加疏水性。从微结构和聚合物体系两方面入手一步法制备了超疏水功能涂层。
【关键词】：超疏水涂层 纳/微结构 环氧树脂 全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB306
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-11
• 前言11-13
• 第一章 文献综述13-35
• 1.1 固体表面的润湿性及相关理论13-16
• 1.1.1 固体表面的润湿性13
• 1.1.2 概述和基本理论13-16
• 1.2 自然界中的超疏水表面16-18
• 1.2.1 滚动各向同性超疏水表面16
• 1.2.2 滚动各向异性超疏水表面16-17
• 1.2.3 高黏附力超疏水表面17
• 1.2.4 具有Pattern结构的超疏水表面17-18
• 1.3 超疏水涂层的制备材料18-21
• 1.3.1 无机材料18-20
• 1.3.2 有机材料-聚合物20-21
• 1.3.3 无机-有机材料21
• 1.4 超疏水涂层的制备方法21-27
• 1.4.1 自上而下法22-23
• 1.4.2 自下而上法23-25
• 1.4.3 其他方法25-27
• 1.5 超疏水涂层的应用27-33
• 1.5.1 油/水分离28
• 1.5.2 耐腐蚀28-29
• 1.5.3 自清洁29-30
• 1.5.4 防结冰30
• 1.5.5 减阻30-31
• 1.5.6 抗菌31
• 1.5.7 透明度和防反射31-32
• 1.5.8 其他应用32-33
• 1.6 本论文的研究思路和研究内容33-35
• 1.6.1 超疏水涂层亟待解决的问题33
• 1.6.2 本论文的研究思路33
• 1.6.3 本论文的研究内容33-35
• 第二章 喷涂法制备环氧树脂基超疏水TiO_2复合涂层35-43
• 2.1 前言35
• 2.2 实验部分35-37
• 2.2.1 实验药品35-36
• 2.2.2 实验仪器36
• 2.2.3 喷涂法制备超疏水环氧树脂（E44）复合涂层36-37
• 2.2.4 超疏水复合涂层的表征37
• 2.3 结果与讨论37-42
• 2.3.1 FEP含量对疏水涂层接触角的影响37-38
• 2.3.2 改性TiO_2含量对疏水涂层接触角的影响38
• 2.3.3 超疏水涂层的表面形貌分析38-39
• 2.3.4 涂层的红外分析及过程机理39-40
• 2.3.5 温度对涂层的影响40-41
• 2.3.6 耐腐蚀和电化学测试41-42
• 2.4 本章小节42-43
• 第三章 喷涂法制备m-ZnO增强超疏水EP/FEP复合涂层43-54
• 3.1 前言43-44
• 3.2 实验部分44-46
• 3.2.1 实验药品44
• 3.2.2 实验仪器44
• 3.2.3 喷涂法制备m-ZnO增强超疏水EP/FEP复合涂层44-45
• 3.2.4 超疏水复合涂层的表征45-46
• 3.3 结果与讨论46-52
• 3.3.1 m-ZnO和NH_4HCO_3含量对疏水涂层接触角的影响46-47
• 3.3.2 超疏水涂层的表面形貌分析47-48
• 3.3.3 涂层的红外分析及m-ZnO的效果对比实物图48-49
• 3.3.4 XRD分析49
• 3.3.5 温度对涂层的影响49-50
• 3.3.6 电化学和耐腐蚀测试50-52
• 3.3.7 耐磨性能测试分析52
• 3.4 本章小节52-54
• 第四章 静电喷涂法制备超疏水粉煤灰复合涂层54-62
• 4.1 前言54
• 4.2 实验部分54-56
• 4.2.1 实验药品54
• 4.2.2 实验仪器54-55
• 4.2.3 静电喷涂法制备超疏水环氧树脂（E42）复合涂层55-56
• 4.3 结果与讨论56-60
• 4.3.1 粉煤灰目数及含量对涂层接触角的影响56
• 4.3.2 FTIR结构分析56-57
• 4.3.3 温度对涂层的影响57-58
• 4.3.4 电化学和耐腐蚀测试58-59
• 4.3.5 耐磨性能59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 结论及展望62-63
• 参考文献63-76
• 发表的文章76-78
• 致谢78-79

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  本文关键词：超疏水环氧树脂复合涂层的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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