纳秒激光诱导硅橡胶超疏水表面及其抗冰冻性能研究
发布时间：2021-01-27 19:33
硅橡胶材料具有极好的电绝缘性和绝热性,被广泛应用于电力工业中。硅橡胶还具有优异的憎水性和憎水迁移性,表面污染后其疏水性也能恢复。但是在低温潮湿环境下,硅橡胶表面的憎水性会逐渐丧失,其憎水恢复性也会显著变慢,难以有效阻止水分和污染物的吸附,导致硅橡胶绝缘子在高电压下的污闪仍会发生。为了提高硅橡胶材料的憎水性,本文中提出了一种使用纳秒激光高效、绿色、稳定的制备硅橡胶超疏水表面的方法,并研究分析了其抗结冰结霜性能。分析了硅橡胶表面浸润性由疏水转变为超疏水的机理并观察硅橡胶超疏水表面的形貌。硅橡胶表面材料在激光束的作用下受热发生裂解,直径约100-150nm的小颗粒无规则的聚拢在一起,形成海绵状微纳复合结构,排列形成了具有层次感、类似鱼鳞状的表面结构,使表面具备超疏水性能。通过EDS检测发现,与原始表面相比,加工形成的超疏水表面的化学元素含量基本不变。FTIR测试结果发现硅橡胶表面的主链断裂,Si-O-Si键拉伸频率改变,而化学性质并未发生变化,由此推断硅橡胶表面在纳秒激光作用下产生了微纳复合结构是其润湿性发生变化的直接原因。分析了经不同激光能量密度加工后硅橡胶表面的微观形貌及润湿性的变化规律...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平衡状态下液滴接触角与界面张力关系
f1、f2分别为两种介质在单位面积中所占的面具有微纳复合结构的超疏水表面而言，假设水与看出，固体介质所占面积分数对表观接触角具有即复合接触表面全部为气-液接触时，θc 接近于 18可以达到理想的超疏水状态；当 f 值近似为 1，即θc 近似等于本征接触角 θ。因此,可以通过减小固体结构中截留气体所占的比例，从而增大表观接触于受到外界因素的影响，例如液滴受到震动、挤的自重较大等，液滴会有部分进入表面微结构的，使得固体表面同时存在Wenzel和Cassie状态，即滴在粗糙表面的三种状态模型如图 1.2 所示。液滴ssie 模型转变为 Wenzel 模型，但是这种转变是不可
备超疏水特性的两个必要条件：一是低的表面能，因此,制备硅橡胶超疏水表面的关键就是要构建合适。目前,只有少量关于硅橡胶超疏水表面制备技术采用 CF4感性和容性 2 种耦合等离子体分别对绝缘了改性后试样的表面微观形貌，并分析了表面化学4射频等离子体处理过程中,样品表面发生氟化、剥发生改变同时也引入了含氟基团。剥离和刻蚀增大基团的引入则降低了硅橡胶的表面自由能，这两个射频等离子体改性后的硅橡胶表面的疏水性大幅度用高压静电喷涂技术制备出硅橡胶超疏水表面，如图达 163.4°的静态接触角，滚动角仅为 4.3°。试验中组合成分，其中包含 AB 组分的高温硫化液体硅橡溶液极性的 N,N－二甲基甲酰胺、构建表面微纳结表面自由能的十七氟三甲氧基硅烷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚四氟乙烯/室温硫化硅橡胶复合超疏水涂层的制备及其机械稳定性研究[J]. 田昊,王法军. 化工新型材料. 2016(11)
[2]氧化锌/硅橡胶复合超疏水表面的制备及其自清洁性能[J]. 刘鹏程,王法军,张丽君,徐接旺. 化工新型材料. 2016(08)
[3]采用高压静电喷涂技术制备超疏水硅橡胶表面的应用研究[J]. 刘琦,刘东霖,杨颖. 高电压技术. 2015(08)
[4]飞秒激光制备超疏水铜表面及其抗结冰性能[J]. 龙江游,吴颖超,龚鼎为,范培迅,江大发,张红军,钟敏霖. 中国激光. 2015(07)
[5]皮秒激光制备大面积荷叶结构及其硅橡胶超疏水性压印研究[J]. 林澄,钟敏霖,范培迅,龙江游,龚鼎为,张红军. 中国激光. 2014(09)
[6]CF4射频等离子体对硅橡胶绝缘子表面的疏水改性[J]. 高松华,周克省. 高分子材料科学与工程. 2013(08)
[7]硅橡胶的研究进展[J]. 王香爱,张洪利. 中国胶粘剂. 2012(09)
[8]环境湿度对硅橡胶材料憎水迁移性的影响[J]. 关志成,牛康,王黎明,梅红伟,韦晓星. 高电压技术. 2012(08)
[9]电力系统复合绝缘子用硅橡胶材料配方[J]. 轩胜,张友南. 合成橡胶工业. 2012(04)
[10]硅橡胶性能及其研究进展[J]. 谢尊虎,曾凡伟,肖建斌. 特种橡胶制品. 2011(02)
博士论文
[1]耐磨超疏水半导体硅橡胶复合涂层制备方法与防冰性能研究[D]. 黄正勇.重庆大学 2016
[2]绝缘子超疏水涂层制备方法与防冰性能研究[D]. 赵玉顺.重庆大学 2010
[3]CF4射频等离子体硅橡胶表面疏水疏油改性研究[D]. 高松华.中南大学 2008
硕士论文
[1]绝缘子半导体超疏水复合涂层的制备方法与防覆冰性能[D]. 龚奕宇.重庆大学 2012
本文编号：3003608
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平衡状态下液滴接触角与界面张力关系
f1、f2分别为两种介质在单位面积中所占的面具有微纳复合结构的超疏水表面而言，假设水与看出，固体介质所占面积分数对表观接触角具有即复合接触表面全部为气-液接触时，θc 接近于 18可以达到理想的超疏水状态；当 f 值近似为 1，即θc 近似等于本征接触角 θ。因此,可以通过减小固体结构中截留气体所占的比例，从而增大表观接触于受到外界因素的影响，例如液滴受到震动、挤的自重较大等，液滴会有部分进入表面微结构的，使得固体表面同时存在Wenzel和Cassie状态，即滴在粗糙表面的三种状态模型如图 1.2 所示。液滴ssie 模型转变为 Wenzel 模型，但是这种转变是不可
备超疏水特性的两个必要条件：一是低的表面能，因此,制备硅橡胶超疏水表面的关键就是要构建合适。目前,只有少量关于硅橡胶超疏水表面制备技术采用 CF4感性和容性 2 种耦合等离子体分别对绝缘了改性后试样的表面微观形貌，并分析了表面化学4射频等离子体处理过程中,样品表面发生氟化、剥发生改变同时也引入了含氟基团。剥离和刻蚀增大基团的引入则降低了硅橡胶的表面自由能，这两个射频等离子体改性后的硅橡胶表面的疏水性大幅度用高压静电喷涂技术制备出硅橡胶超疏水表面，如图达 163.4°的静态接触角，滚动角仅为 4.3°。试验中组合成分，其中包含 AB 组分的高温硫化液体硅橡溶液极性的 N,N－二甲基甲酰胺、构建表面微纳结表面自由能的十七氟三甲氧基硅烷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚四氟乙烯/室温硫化硅橡胶复合超疏水涂层的制备及其机械稳定性研究[J]. 田昊,王法军. 化工新型材料. 2016(11)
[2]氧化锌/硅橡胶复合超疏水表面的制备及其自清洁性能[J]. 刘鹏程,王法军,张丽君,徐接旺. 化工新型材料. 2016(08)
[3]采用高压静电喷涂技术制备超疏水硅橡胶表面的应用研究[J]. 刘琦,刘东霖,杨颖. 高电压技术. 2015(08)
[4]飞秒激光制备超疏水铜表面及其抗结冰性能[J]. 龙江游,吴颖超,龚鼎为,范培迅,江大发,张红军,钟敏霖. 中国激光. 2015(07)
[5]皮秒激光制备大面积荷叶结构及其硅橡胶超疏水性压印研究[J]. 林澄,钟敏霖,范培迅,龙江游,龚鼎为,张红军. 中国激光. 2014(09)
[6]CF4射频等离子体对硅橡胶绝缘子表面的疏水改性[J]. 高松华,周克省. 高分子材料科学与工程. 2013(08)
[7]硅橡胶的研究进展[J]. 王香爱,张洪利. 中国胶粘剂. 2012(09)
[8]环境湿度对硅橡胶材料憎水迁移性的影响[J]. 关志成,牛康,王黎明,梅红伟,韦晓星. 高电压技术. 2012(08)
[9]电力系统复合绝缘子用硅橡胶材料配方[J]. 轩胜,张友南. 合成橡胶工业. 2012(04)
[10]硅橡胶性能及其研究进展[J]. 谢尊虎,曾凡伟,肖建斌. 特种橡胶制品. 2011(02)
博士论文
[1]耐磨超疏水半导体硅橡胶复合涂层制备方法与防冰性能研究[D]. 黄正勇.重庆大学 2016
[2]绝缘子超疏水涂层制备方法与防冰性能研究[D]. 赵玉顺.重庆大学 2010
[3]CF4射频等离子体硅橡胶表面疏水疏油改性研究[D]. 高松华.中南大学 2008
硕士论文
[1]绝缘子半导体超疏水复合涂层的制备方法与防覆冰性能[D]. 龚奕宇.重庆大学 2012
本文编号：3003608
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