PVC膜/纳米SiO 2 超疏水表面的构建及其性能研究

发布时间：2023-02-26 06:13

　　在近年举办的各种大型世界性盛会中，膜结构建筑愈加表现出了其在临时性大型场馆中的优越性，推进了其在更广泛领域的应用。PVC膜材凭借成本低廉的优势占据着较大的市场份额，但随着膜结构在永久性建筑中的投入使用，PVC膜材表面的不易清洁和长时间暴露在大气中易沾污等缺陷受到了越来越多的关注，也限制了其发展。自清洁概念的提出解决了大型建筑外墙难以清洁的难题，随着“荷叶”效应研究的深入发展，最终研究开发了较完备的超疏水自清洁表面，但由于繁琐的实验操作和昂贵的设备成本使得大多制备超疏水表面的技术停留在实验室阶段。 结合PVC膜材的特性，研究发现采用纳米粒子在PVC表面构建粗糙结构是一种简单有效制备超疏水表面的方法，而纳米二氧化硅的制备及改性技术已趋于完善，所以，本课题研究中采用纳米二氧化硅在PVC膜材表面构建超疏水表面。 本课题研究中，主要采用FE-SEM、TEM对最终粒子外形进行分析，探讨了酸碱环境对TEOS水解及SiO2粒子成形的影响，稳定制备了指定大小的球形单分散SiO2粒子，平均粒径分别为500nm、200nm和80nm，并通过浸涂在玻璃表面成膜，得到不同粗糙表面，发现粒径大小越小，成膜越紧密，...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 PVC 建筑膜材的发展及应用
        1.2.1 膜结构建筑的发展史
        1.2.2 膜结构建筑的现状
        1.2.3 膜材料的发展和现状
    1.3 自清洁表面研究及理论
        1.3.1 疏水性自清洁表面
            1.3.1.1 动植物的自清洁
            1.3.1.2 疏水表面的理论基础
            1.3.1.3 超疏水表面的制备方法
            1.3.1.4 超疏水表面制备存在的主要问题
        1.3.2 亲水性自清洁
        1.3.3 微粉化自清洁技术
        1.3.4 光催化自清洁表面
    1.4 纳米二氧化硅的制备及改性研究
        1.4.1 气相法
        1.4.2 单质硅法
        1.4.3 沉淀法
        1.4.4 溶胶凝胶法
        1.4.5 二氧化硅的表面改性研究
    1.5 本课题研究的目的及意义
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 研究的主要内容
第二章 纳米二氧化硅的制备及其成膜润湿性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 试样制备
        2.2.4 玻璃表面涂膜试验
        2.2.5 表征方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 TEOS 水解过程
        2.3.2 酸碱催化剂对制备球型二氧化硅的影响
        2.3.3 分离方式对二氧化硅成球的影响
        2.3.4 TEOS 用量及二次滴加对最终粒子粒径的影响
        2.3.5 二氧化硅粉末的傅立叶红外光谱图分析
        2.3.6 二氧化硅粉末的 XRD 图谱分析
        2.3.7 二氧化硅粒子在玻璃表面涂膜的水接触角分析
    2.4 本章小结
第三章 PAA/SiO₂核壳粒子制备及粒径调控
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料及试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 试样制备方法
            3.2.3.1 PAA/SiO₂核壳粒子的制备
            3.2.3.2 核壳粒子玻璃表面涂膜
            3.2.3.3 表面修饰
        3.2.4 结果表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PAA/SiO₂核壳粒子的制备机理
        3.3.2 PAA/SiO₂复合粒子的结构
        3.3.3 TEOS 与 PAA 的用量对核壳粒子的影响
        3.3.4 核壳粒子表面成膜的润湿性
    3.4 本章小结
第四章 PVC 建筑膜材表面的纳米粒子涂膜与疏水性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 溶胶-凝胶法制备不同大小粒径的 SiO₂粒子
            4.2.3.1 制备 200nm 的 SiO₂粒子
            4.2.3.2 制备 500nm 的 SiO₂粒子
        4.2.4 PAA 改进溶胶-凝胶法制备 PAA/SiO₂核壳粒子及涂膜
            4.2.4.1 核壳粒子的表面改性
            4.2.4.2 粒子在玻璃表面涂膜
        4.2.5 PVC 表面处理及涂膜
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 KH570 对核壳粒子的改性作用
        4.3.2 PVC 表面单层涂膜
        4.3.3 PVC 表面多层粒子复合涂膜
    4.4 结论
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3749984