聚二甲基硅氧烷/微纳米复合超疏水涂层的制备与性能研究

发布时间：2022-01-12 20:47

　　自然界存在着许多千奇百怪,不可思议的表面现象。荷叶因其出淤泥而不染的特殊表面现象而引起了学者们的广泛关注,并得到了深入研究。类荷叶表面因具有高静态接触角和低滚动角能在水的作用下将附着在其表面的灰尘等微小颗粒带走从而使表面保持洁净。以此为启发而制备出的水性超疏水自清洁涂层在自清洁、油水分离、无损运输、防结冰等方面有着广泛的应用,有效节约了资源和成本。目前制备自清洁涂层的方法各种各样,但这些方法存在制备成本高、操作困难或难以大范围制备等问题。探索一种简易方便的制备方法对水性自清洁涂层的实际应用具有重要意义。本文以低表面能的有机硅和传统丙烯酸的混合乳液为成膜物质,以亲水性二氧化硅纳米粒子或碳酸钙微米粒子构造粗糙结构,通过对表面适当修饰成功制备出超疏水水性自清洁涂层,具体研究内容概括如下：（1）采用传统的乳液聚合的方法制备了有机硅的高聚物PDMS2250,表征了其粒径、化学组成、结构和润湿性等。并将其与传统丙烯酸乳液混合后在洁净得载玻片上成膜,分析了混合乳液涂膜的润湿性,实验发现,PDMS2250乳液中混入丙烯酸乳液后,涂膜的润湿性未发生较大变化。（2）以水为分散剂,将亲水性二氧化硅纳米粒子和... 

【文章来源】：湖北大学湖北省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 自然界超疏水现象
        1.1.1 滚动各项同性超疏水表面
            1.1.1.1 荷叶
            1.1.1.2 水黾
            1.1.1.3 蚊子复眼
        1.1.2 滚动各向异性超疏水表面
            1.1.2.1 水稻叶
            1.1.2.2 蝴蝶
            1.1.2.3 蝉翼
        1.1.3 高黏附力超疏水表面
            1.1.3.1 壁虎脚趾
            1.1.3.2 玫瑰花
            1.1.3.3 花生叶
    1.2 超疏水表面的基本理论
        1.2.1 光滑表面上的杨氏方程
        1.2.2 粗糙表面上的Wenzel理论
        1.2.3 粗糙表面上的Cassie-Baxter理论
        1.2.4 Wenzel模式与Cassie模式的转换
        1.2.5 前进角、后退角、接触角滞后、滚动角
    1.3 超疏水表面的构造
        1.3.1 溶胶-凝胶法
        1.3.2 模板法
        1.3.3 气相沉积法
        1.3.4 自组装法
        1.3.5 刻蚀法
        1.3.6 静电纺丝法
        1.3.7 其他方法
    1.4 超疏水表面的功能性及应用
        1.4.1 自清洁涂层
        1.4.2 抗结冰
        1.4.3 油水分离
        1.4.4 防腐蚀
        1.4.5 无损运输
        1.4.6 其他应用
    1.5 超疏水表面的研究现状
    1.6 本研究的目的、意义及内容
第二章 聚二甲基硅氧烷的合成及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验原料及仪器
        2.2.1 实验原料及规格
        2.2.2 原料的预处理
        2.2.3 主要测试及表征仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 聚二甲基硅氧烷共聚物PDMS-g-PBMA的合成
        2.3.2 聚二甲基硅氧烷共聚物PDMS2250和丙烯酸乳液固含量的测定
        2.3.3 涂膜的制备
    2.4 性能测试及表征
        2.4.1 粒径分析
        2.4.2 核磁波谱分析
        2.4.3 凝胶渗透色谱分析
        2.4.4 水接触角的测定
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 粒径分析
        2.5.2 核磁~1H-NMR分析
        2.5.3 凝胶渗透色谱分析
        2.5.4 润湿性分析
    2.6 本章结论
第三章 基于纯水溶剂的聚二甲基硅氧烷/微纳米复合超疏水涂层的制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及规格
        3.2.2 原料的预处理
        3.2.3 主要仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 单一粒子构造微纳米复合超疏水涂层
        3.3.2 混合粒子构造微纳米复合超疏水涂层
    3.4 性能测试及表征
        3.4.1 透射电子显微镜分析
        3.4.2 粒径表征
        3.4.3 扫描电子显微镜分析
        3.4.4 水接触角的测定
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 透射电镜及粒径表征
        3.5.2 润湿性分析
            3.5.2.1 单一粒子构造微纳米复合涂层润湿性分析
            3.5.2.2 微纳米混合粒子构造复合超疏水涂层润湿性分析
    3.6 本章结论
第四章 基于混合溶剂的聚二甲基硅氧烷/微纳米复合超疏水涂层的制备
    4.1 引言
    4.2 实验原料及仪器
        4.2.1 实验原料及规格
        4.2.2 原料的预处理
        4.2.3 主要测试及表征仪器
    4.3 超疏水涂层的化学气相沉积(CVD)处理
    4.4 性能测试及表征
        4.4.1 扫描电子显微镜分析
        4.4.2 水接触角的测定
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 润湿性分析
        4.5.2 扫描电子显微镜分析
    4.6 本章结论
第五章 全文总结
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水有机硅涂层的制备与性质研究[J]. 李恒,卢珣,吴叔青.  功能材料. 2014(S2)
[2]溶胶-凝胶法超疏水含氟硅聚氨酯丙烯酸酯/SiO2杂化涂层的制备[J]. 刘建峰,肖新颜.  高分子材料科学与工程. 2014(06)
[3]超疏水透明涂层的模板沉积法制备及表征[J]. 费婷,陈洪龄.  南京工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[4]稳定超疏水性表面的理论进展[J]. 王奔,念敬妍,铁璐,张亚斌,郭志光.  物理学报. 2013(14)
[5]基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构制备的研究[J]. 孙巍,周雨辰,陈忠仁.  高分子学报. 2012(12)
[6]异佛尔酮的合成路线及其影响因素分析[J]. 刘勤.  精细化工中间体. 2012(03)
[7]花生叶表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制备[J]. 邱宇辰,刘克松,江雷.  中国科学:化学. 2011(02)
[8]自清洁涂料的发展[J]. 孙旭东,张子勇.  涂料工业. 2010(12)
[9]仿生智能浸润性表面研究的新进展[J]. 杜晨光,夏帆,王树涛,王京霞,宋延林,江雷.  高等学校化学学报. 2010(03)
[10]静电纺丝制备超疏水TiO2纳米纤维网膜[J]. 王丽芳,赵勇,江雷,王佛松.  高等学校化学学报. 2009(04)



本文编号：3585436