超疏水有机硅复合涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-07-20 12:16
超疏水表面在自清洁、防腐防污、流体减阻、油水分离等领域有着重要的应用价值。受“荷叶效应”的启发,目前制备超疏水表面的途径主要有两种,一是在粗糙的固体表面修饰低表面能物质,二是在低表面能固体的表面构建粗糙结构。本论文从构建表面粗糙结构入手,分别采用Stober法和乳液聚合法制备具有类似于荷叶表面多级微纳结构的超疏水涂层。采用Stober法制备粒径可控的SiO2纳米粒子,探索各工艺参数对SiO2纳米粒子粒径的影响。分别用甲基三乙氧基硅烷（MTES）、苯基三甲氧基硅烷（PhTMS）、正辛基三乙氧基硅烷（OTES）等对粒径为450 nm和100 nm的SiO2纳米粒子进行疏水改性,探索改性工艺条件。通过接触角测试来表征疏水改性的效果,使用红外光谱分析涂层的表面基团,结果表明,OTES的疏水改性效果最好,当OTES的用量为0.03 mol,水解度为80%时,涂层的接触角高达151°。扫描电镜结果显示,通过该方法改性的超疏水涂层表面具有多级微纳结构,与荷叶表面的结构极为相似,从而具有良好的疏水效果。以MTES和PhTMS为硅源,采用...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a)超疏水荷叶实物照片，b~c)不同放大倍数下荷叶表面的微观结构
Wenzel 模型据 Young’s 方程（1-1）可以推断出，使用低表面能的化学物质修饰得疏水表面的有效办法。然而实践证明，只通过降低表面能的办法并角大于 150°的超疏水表面。众所周知，氟化物是目前存在的表面能6.7mJ/m2），然而即使固体表面被含氟基团全部覆盖，水在其表面的无法超过 120°[7]。后来研究人员对自然界中具有超疏水性能的固体和研究，发现这些超疏水表面都具有十分粗糙的表面微观结构，而杨于平坦的固体表面，显然，杨氏方程已经无法科学地解释自然界中的此时，人们已经开始意识到表面粗糙度可能会对接触角产生一定的影，Wenzel[8]对杨氏方程进行了修正，将表面粗糙度与杨氏方程结合在出了表观接触角（θw）和静态平衡接触角（θ）的关系式（1-2），其中角，r 为粗糙度，并提出了 Wenzel 模型，如图 1-4 a)所示。cos rcos w=
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文工艺[25, 26]是通过化学反应去除金属表面层而获得粗糙广泛应用于超疏水铝合金表面的制备。D.K.Sarkar 等对铝合金表面进行化学刻蚀，然后用 0.01 mol/L 的硬疏水表面，如图 1-7 所示。通过扫描电镜观察发现，超片状结构，如图 1-8 所示。电化学阻抗谱结果表明，通成的铝合金表面具有优异的耐腐蚀和超疏水特性。液对镁-锂合金进行化学刻蚀，经过氟硅烷浸渍和热镁-锂合金表面，该表面展现出良好的耐久性。Wang 等蚀及氟硅烷修饰使其获得超疏水特性，通过控制王水水性。化学刻蚀方法制备的超疏水表面具有更强的机中使用的强酸、强碱等物质可能会造成环境污染[31, 32
【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水性材料表面的制备、应用和相关理论研究的新进展[J]. 范治平,魏增江,田冬,肖成龙,孙晓玲,陈承来,刘伟良. 高分子通报. 2010(11)
[2]国外污油处理技术新进展[J]. 秦晓霞,李自力,王帅华. 油气储运. 2009(02)
[3]从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J]. 江雷. 科技导报. 2005(02)
博士论文
[1]有机—无机杂化乳液超疏水涂膜的制备及表面微观结构调控[D]. 曲爱兰.华南理工大学 2008
硕士论文
[1]基于聚多巴胺的超疏水织物制备及其稳定性研究[D]. 汪志乐.南昌航空大学 2016
[2]超疏水/超双疏钛合金表面制备及其减阻性研究[D]. 高玉泽.大连理工大学 2015
[3]仿生沟槽及超疏水表面减阻设计研究[D]. 李龙阳.中北大学 2015
[4]低反射超疏水太阳能电池表面结构的制备工艺研究[D]. 徐国强.华中科技大学 2013
[5]超疏水材料的制备及性能研究[D]. 田庆文.长春理工大学 2012
[6]超疏水涂层的制备及应用研究[D]. 江强维.华南理工大学 2011
[7]乳液法仿生超疏水SiO2薄膜的制备及性能研究[D]. 李举豹.山东轻工业学院 2011
本文编号：3292807
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a)超疏水荷叶实物照片，b~c)不同放大倍数下荷叶表面的微观结构
Wenzel 模型据 Young’s 方程（1-1）可以推断出，使用低表面能的化学物质修饰得疏水表面的有效办法。然而实践证明，只通过降低表面能的办法并角大于 150°的超疏水表面。众所周知，氟化物是目前存在的表面能6.7mJ/m2），然而即使固体表面被含氟基团全部覆盖，水在其表面的无法超过 120°[7]。后来研究人员对自然界中具有超疏水性能的固体和研究，发现这些超疏水表面都具有十分粗糙的表面微观结构，而杨于平坦的固体表面，显然，杨氏方程已经无法科学地解释自然界中的此时，人们已经开始意识到表面粗糙度可能会对接触角产生一定的影，Wenzel[8]对杨氏方程进行了修正，将表面粗糙度与杨氏方程结合在出了表观接触角（θw）和静态平衡接触角（θ）的关系式（1-2），其中角，r 为粗糙度，并提出了 Wenzel 模型，如图 1-4 a)所示。cos rcos w=
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文工艺[25, 26]是通过化学反应去除金属表面层而获得粗糙广泛应用于超疏水铝合金表面的制备。D.K.Sarkar 等对铝合金表面进行化学刻蚀，然后用 0.01 mol/L 的硬疏水表面，如图 1-7 所示。通过扫描电镜观察发现，超片状结构，如图 1-8 所示。电化学阻抗谱结果表明，通成的铝合金表面具有优异的耐腐蚀和超疏水特性。液对镁-锂合金进行化学刻蚀，经过氟硅烷浸渍和热镁-锂合金表面，该表面展现出良好的耐久性。Wang 等蚀及氟硅烷修饰使其获得超疏水特性，通过控制王水水性。化学刻蚀方法制备的超疏水表面具有更强的机中使用的强酸、强碱等物质可能会造成环境污染[31, 32
【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水性材料表面的制备、应用和相关理论研究的新进展[J]. 范治平,魏增江,田冬,肖成龙,孙晓玲,陈承来,刘伟良. 高分子通报. 2010(11)
[2]国外污油处理技术新进展[J]. 秦晓霞,李自力,王帅华. 油气储运. 2009(02)
[3]从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J]. 江雷. 科技导报. 2005(02)
博士论文
[1]有机—无机杂化乳液超疏水涂膜的制备及表面微观结构调控[D]. 曲爱兰.华南理工大学 2008
硕士论文
[1]基于聚多巴胺的超疏水织物制备及其稳定性研究[D]. 汪志乐.南昌航空大学 2016
[2]超疏水/超双疏钛合金表面制备及其减阻性研究[D]. 高玉泽.大连理工大学 2015
[3]仿生沟槽及超疏水表面减阻设计研究[D]. 李龙阳.中北大学 2015
[4]低反射超疏水太阳能电池表面结构的制备工艺研究[D]. 徐国强.华中科技大学 2013
[5]超疏水材料的制备及性能研究[D]. 田庆文.长春理工大学 2012
[6]超疏水涂层的制备及应用研究[D]. 江强维.华南理工大学 2011
[7]乳液法仿生超疏水SiO2薄膜的制备及性能研究[D]. 李举豹.山东轻工业学院 2011
本文编号：3292807
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